Τεχνολογια - Επιστημη

Εβδομήντα χρόνια από την αποκάλυψη της δομής του DNA

Μετά από μια αλυσίδα ερευνών, μια μέρα του 1953 οι επιστήμονες κατανόησαν τη φύση του DNA

07.12.2023, 09:11
A.V. Team
5’ ΔΙΑΒΑΣΜΑ

Eπιλογές

Ελλαδα Κάτω στον Πειραιά: Βόλτα γύρω από το μεγαλύτερο επίνειο της χώρας

Τάνια Σκραπαλιώρη

Φωτογραφια Ο Γιώργος Λάνθιμος κυκλοφορεί το πρώτο του φωτογραφικό βιβλίο

A.V. Team

Θεματα Voice 102.5: LIVE

A.V. Team

Η ανακάλυψη της διπλής έλικας του DNA από τους Τζέιμς Γουότσον και Φράνσις Κρικ και η ιστορία πίσω από αυτή

Αν και πάντοτε υπάρχει το σημείο Μηδέν, όλες οι μεγάλες ανακαλύψεις βασίζονται σε ένα συνεχές σκέψεων, ερευνών, πειραμάτων και συμπερασμάτων: η ιστορία της έρευνας γύρω από το DNA είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα που δείχνει αυτή τη σκυταλοδρομία.

Η διαπίστωση ότι το DNA είναι ο φορέας της γενετικής πληροφορίας είναι η κατάληξη μιας σειράς επιστημονικών ερευνών που διήρκεσε πολλά χρόνια. Ενώ ξέρουμε για την ύπαρξή του στον πυρήνα των κυττάρων από το 1869, οι ερευνητές άρχισαν να υποπτεύονται ότι μπορεί να αποθηκεύει γενετικές πληροφορίες μόλις στα μέσα του 20ού αιώνα. Ο πρώτος που ανακάλυψε το DNA στα κύτταρα ήταν ο Αυστριακός Φρίντριχ Μίσερ που μελετούσε τα λευκά αιμοσφαίρια. Ο μαθητής του, ο Γερμανός Ρίχαρντ Άλτμαν, και ο μοναχός Γκρέγκορ Μέντελ (πρωτοπόρος της επιστήμης της γενετικής) συνέχισαν τις έρευνες, ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλον. Το 1928, ο Βρετανός Φρεντ Γκρίφιθ παρατήρησε, απορημένος, μεταλλάξεις σε στελέχη του πνευμονιόκοκκου: Πώς γινόταν η μετάλλαξη ενός βακτηρίου από παθογόνο σε μη παθογόνο; Την απάντηση έδωσαν το 1944 ο Όσγουαλντ Έιβερυ, ο Κόλιν Μακλέοντ και ο Mακλίν Μακάρθυ: το συστατικό που προκαλούσε τη μεταμόρφωση των «αδρών» (μη παθογόνα, με προστατευτικό κάλυμμα) βακτηρίων σε «λεία» βακτήρια (παθογόνα, με προστατευτικό κάλυμμα, που σχηματίζουν λείες αποικίες σε στερεό θρεπτικό υλικό) ήταν το DNA. Tο 1947 ο Έρβιν Τσάργκραφ και την επόμενη χρονιά ο Λάινους Πόλινγκ παρατήρησαν κάποιες πρωτεΐνες που περιλάμβαναν ελικοειδή σχήματα μορίων.

Στη συνέχεια, το 1953 ο Τζέιμς Γουάτσον και ο Φράνσις Κρικ, που εργάζονταν στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ, βασίστηκαν σε όλα τούτα αλλά χρησιμοποίησαν επίσης τις έρευνες της Ρόζαλιντ Φράνκλιν (πολλοί λένε ότι τις έκλεψαν) για να παρουσιάσουν «τη διπλή έλικα» του DNA. Το συμπέρασμα των Γουάτσον και Κρικ ήταν ότι το μόριο του DNA αποτελείται από δύο έλικες που κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις (είναι δηλαδή αντιπαράλληλες). Το εύρος της κάθε έλικας είναι 2 nm (δύο δισεκατομμυριοστά του μέτρου) και συνδέονται με μόρια υδρογόνου.

Οι Τζέιμς Γουότσον και Φράνσις Κρικ από το Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ, οι οποίοι ανακάλυψαν τη διπλή έλικα του DNA. © Bettman / Getty Images

O Τζέιμς Γουάτσον γεννήθηκε στο Σικάγο το 1928. Aποφοίτησε από τη Σχολή Ζωολογίας του Σικάγου και ύστερα πήγε στην Κοπεγχάγη, όπου έκανε μεταδιδακτορικές σπουδές στη χημεία. Στο εργαστήριο Κάβεντις στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ, γνώρισε τον μελλοντικό συνεργάτη του, τον Φράνσις Κρικ. Από το 1956 μέχρι το 1976, δίδασκε στο τμήμα Βιολογίας του Χάρβαρντ, κάνοντας έρευνα στη μοριακή βιολογία. Το 1962, οι Γουάτσον, Κρικ και Γουίλκινς μοιράστηκαν το βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας και Ιατρικής «για τις ανακαλύψεις τους σχετικά με τη μοριακή δομή των νουκλεϊκών οξέων και τον ρόλο τους στη μεταβίβαση πληροφοριών στην έμβια ύλη». Από το 1968, όταν ο Γουάτσον έγινε διευθυντής στο Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) στο Λονγκ Άιλαντ, προσανατόλισε την έρευνά του στη μελέτη του καρκίνου.

O Τζέιμς Γουάτσον εξηγεί τις δυνατότητες μελλοντικού ελέγχου του καρκίνου κατά τη διάρκεια συνάντησης των νικητών του βραβείου Νόμπελ στο Λίνταου στις 4 Ιουλίου 1967 © Gerhard Rauchwetter/picture alliance via Getty Images

Το 1968, εξέδωσε το βιβλίο «Η διπλή έλικα», με υπότιτλο «Μια προσωπική αφήγηση της ανακάλυψης της δομής του DNA»: ήταν ένα είδος αυτοβιογραφίας, μια ευχάριστη αφήγηση ασυνήθιστη για επιστημονικό χρονικό. Ωστόσο, αν και ο Γουάτσον δεν μπορούσε να μην αναγνωρίζει τη συμβολή άλλων επιστημόνων στην έρευνα του DNA, υπήρξαν σφοδρές αντιδράσεις: η Αν Σέιρ στο βιβλίο της «Rosalind Franklin and DNA» (1975), ισχυριζόταν ότι ο Γουάτσον και ο Κρικ ήταν μισογύνηδες και απατεώνες. Η Φράνκλιν δεν ζούσε πια για να φωτίσει τα γεγονότα: πέθανε σε ηλικία 37 ετών από καρκίνο των ωοθηκών λόγω των ραδιενεργών υλικών που χρησιμοποιούσε στο εργαστήριο. Εν πάση περιπτώσει, δεκαπέντε χρόνια μετά την ανακάλυψη, ο Γουάτσον μάς εξηγούσε τι είναι αυτό το περίφημο δε(σ)οξυριβο(ζο)νουκλεϊ(νι)κό οξύ που περιέχει τις γενετικές πληροφορίες οι οποίες καθορίζουν τη βιολογική ανάπτυξη των κυτταρικών μορφών ζωής και των περισσοτέρων ιών. Δεν πρόκειται για πρωτεΐνη, αλλά για «πολυνουκλεοτίδια» που βοηθάνε στη σύνθεση των πρωτεϊνών. Η αποκωδικοποίησή του, η αποκάλυψη του πώς η δομή του καθορίζει συγκεκριμένα γενετικά χαρακτηριστικά, μας βοήθησε να κατανοήσουμε καλύτερα πώς λειτουργούν τα γονίδια, πώς κληρονομούμε χαρακτηριστικά και αρρώστιες, καθώς και πώς οι μεταλλάξεις δημιουργούν τη γενετική ποικιλότητα.

Η ανακάλυψη της διπλής έλικας θεωρείται το μεγαλύτερο βήμα προόδου στις βιολογικές επιστήμες τα τελευταία εκατό χρόνια. Αλλά, αντίθετα από την προηγούμενη μεγάλη ανακάλυψη ―τη φυσική επιλογή του Δαρβίνου―, που προκάλεσε έντονες αντιδράσεις οι οποίες συνεχίζονται μέχρι σήμερα, η διπλή έλικα έγινε αμέσως αποδεκτή. Η βιοτεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA κατάργησε τις διαχωριστικές γραμμές μεταξύ των ζωικών ειδών: μπορούμε να μεταφέρουμε ένα κομμάτι της διπλής έλικας ενός μικροβίου σε ένα φυτό και του ανθρώπου σε ένα ζώο. Στη δεύτερη περίπτωση το ζώο θα είναι κατά ένα απειροελάχιστο ποσοστό άνθρωπος. Στο βιβλίο του ο Γουάτσον καταγράφει τις σκέψεις, τα ερωτηματικά, τις αγωνίες και τις πονηριές που χρησιμοποίησαν οι επιστήμονες για να τιθασεύσουν τα υλικά του εργαστηρίου τους: «Για δυο ώρες τουλάχιστον έμεινα ξύπνιος, πανευτυχής, κοιτώντας ζεύγη αδενινών να στροβιλίζονται μπροστά στα κλειστά μάτια μου. Υπήρχαν στιγμές που με διαπερνούσε ο φόβος ότι μια τόσο καλή ιδέα θα μπορούσε να είναι εσφαλμένη...» γράφει στη «Διπλή έλικα», προσκαλώντας τον αναγνώστη στον κόσμο της επιστήμης, φανερώνοντας τις αμφιβολίες και τα λάθη στον δρόμο της έρευνας, αλλά, προπάντων, περιγράφοντας την ομορφιά του μικρόκοσμου.

Αντίγραφο του αρχικού μοντέλου DNA που κατασκευάστηκε από τους Φράνσις Κρικ και Τζέιμς Γουάτσον © SSPL/Getty Images

Επειδή το DNA είναι ξεχωριστό στον κάθε άνθρωπο, αποτελεί ένα είδος ταυτότητας, κάτι πολύ χρήσιμο στην ιατροδικαστική, στην εγκληματολογία και στην αποσαφήνιση οικογενειακών σχέσεων μεταξύ ατόμων. Η χρήση του DNA έχει επεκταθεί σήμερα στις μελέτες της Ιστορίας και της ανθρωπολογίας. Το 2004 η Διπλή έλικα έγινε ταινία ντοκιμαντέρ με τίτλο «Τα χρόνια του DNA»: εκτός από τον ίδιο τον Γουάτσον, εμφανίζεται ο ηθολόγος και εξελικτικός βιολόγος Ρίτσαρντ Ντόκινς, η Τζέιν Γκούντολ (γνωστή από τις μελέτες της στους γορίλες) και ο Καναδός καθηγητής στο ΜΙΤ Στίβεν Πίνκερ.