1953 ändrade James Watson och Francis Crick biologins ansikte när de upptäckte den dubbla helixstrukturen av DNA, på grundval av experimentella studier utförda av Maurice Wilkins och Rosalind Franklin. Men inte många vet varför de studerade det här i första hand, hur man insåg att gener är gjorda av DNA, och varför det tog så lång tid för forskare att acceptera detta faktum.,
För sjuttio år sedan, vid midnatt den 26 maj 1943, satt en liten, balding man i hans mitten av 60-talet i sin New York-lägenhet och slutade skriva ett långt brev till sin bror där han tillkännagav en av de viktigaste resultaten i vetenskapens historia.
mannen var Dr Oswald T Avery, och hans lilla forskargrupp vid Rockefeller Institute hade kommit till en häpnadsväckande slutsats. I nästan 10 år, på och av, hade Avery försökt identifiera den kemiska naturen hos något han beskrev för sin bror som”som ett virus – kan vara en gen”., Trots sin försiktiga, konservativa natur stack han ut nacken och hävdade att han visste vad viruset eller genen var gjord av.
denna mystiska substans hade upptäckts i en organism Avery hade studerat i 30 år – lunginflammation bakterier. År 1928 hade en brittisk läkare som heter Fred Griffith rapporterat att icke-infektiösa former av lunginflammation bakterier kunde omvandlas till farliga, virulenta former, om de blandades med döda celler från en virulent stam., Dessutom var denna omvandling permanent och ärvdes från en generation av bakterier till en annan. Det var det som fick Avery att tro att ett virus eller en gen var inblandad.
Averys grupp hade fått samma effekt med ett extrakt av den virulenta stammen, och som Avery meddelade i sitt midnattsbrev till sin bror, hade de 1943 äntligen kunnat identifiera denna ”transformerande princip”., Det var en trådig vit substans som var anmärkningsvärt utbredd i celler, men hade länge förbisetts: deoxiribos nukleinsyra eller, som det blev allmänt känt på 1950-talet, DNA.
de flesta forskare kände att gener gjordes av proteiner, som kommer i en fantastisk mängd olika former som i princip kan förklara det stora utbudet av effekter som visas av gener. DNA å andra sidan ansågs allmänt vara ”tråkigt”, består främst av fyra variabla delar eller” baser”, som var närvarande i identiska mängder., Men i början av 1940 – talet började vissa forskare ifrågasätta den säkerheten och påpekade att väldigt lite var riktigt känt om DNA-strukturen. Averys förslag var inte helt outlandish.
Avery publicerade sin upptäckt i februari 1944, medförfattare papperet med sina två närmaste medarbetare, Maclyn McCarty och Colin MacLeod. Betydelsen av Averys upptäckt blev snart erkänd runt om i världen, trots att kriget fortfarande rasade., I januari 1944 skrev en australiensisk besökare till Averys labb ett upphetsat brev till sin fästmö om att hans värd ”har just gjort en extremt spännande upptäckt som, sätta ganska grovt, är inget mindre än isoleringen av en ren gen i form av deoxiribos nukleinsyra”.
senare samma år fanns det två artiklar i naturen om Averys arbete, en som anropade upptäckten som ”betydande konsekvenser” för genetiken, den andra som tyder på att små skillnader i DNA-molekylernas konfiguration kan förklara många biologiska fenomen., År 1945 tilldelades Royal Society Avery Copley-medaljen, främst för sitt arbete med mikrobiologi, men erkände också den” enastående ” betydelsen av hans upptäckt för genetiker.
tillbaka i New York läste en 19-årig student som heter Joshua Lederberg artikeln i januari 1945 och blev omedelbart inspirerad, som han skrev i sin dagbok: ”fantastiskt och obegränsat i dess konsekvenser … jag kan se verklig orsak till spänning i det här.”Lederberg bytte från medicin till bakteriegenetik och 1959 vann han Nobelpriset för sin upptäckt av sex I bakterier., Erwin Chargaff kämpade också omedelbart Averys arbete och började den kemiska studien av DNA, vilket gav Watson och Crick nyckeln till deras upptäckt av den dubbla helixstrukturen.
I nyligen befriade Paris tillämpade André Boivin omedelbart samma ”transformation” – metod till en annan bakterie, E coli. I November 1945 publicerade Boivin sina fynd och tydligt uppgav att de viktigaste egenskaperna hos gener skulle hittas i DNA.,
i efterhand borde Averys upptäckt omedelbart ha övertygat forskare runt om i världen om att gener gjordes av DNA, och rasen för att hitta hur DNA kunde producera det breda utbudet av genetiska effekter borde ha börjat omedelbart. Någon gång borde Avery ha kallats till Stockholm för att få Nobelpriset.
men historien tog en helt annan tur. Många genetiker och kemister accepterade inte att gener gjordes av DNA, och det var bara på 1950-talet att ämnets betydelse var allmänt erkänd., Avery själv förblev i relativ dunkel fram till sin död 1955: skandalöst vann han aldrig ett Nobelpris, och hans arbete citerades inte av Watson och Crick, Franklin eller Wilkins. Ingen av de tre 1953 papper om strukturen av DNA brytt sig om att hänvisa till mannen som hade gjort det möjligt.
historiker och forskare argumenterar fortfarande för varför Averys arbete inte omedelbart omvandlade vetenskapens ansikte., På 1970-talet hävdades det antingen att upptäckten var ”för tidig” , att Averys försiktighet ledde honom att inte beskriva hans resultat tydligt, eller att artikeln publicerades på ett obskyrt fenomen i en udda tidskrift och dislokationen som producerades av kriget innebar att det var svårt för forskare att veta om denna upptäckt. Ingen av dessa förklaringar är tillfredsställande.,
en del av problemet var att även om bakteriell omvandling var välkänd, och 1941 hade en ledande evolutionär biolog beskrivit det när det gäller en mutation, för många människor var det inte klart att bakterier ens hade gener, och det var möjligt att ”transformationsprincipen” faktiskt var något som orsakade en mutation snarare än en gen.
men huvudproblemet, som erkändes av Avery, var att tydligen rena DNA-extrakt fortfarande kunde innehålla miljontals proteinmolekyler, som teoretiskt skulle kunna redogöra för transformation., Det var fortfarande bara möjligt att DNA bara var en transportör för vad som kan vara den avgörande delen av ett genprotein. De i det vetenskapliga samfundet som höll fast vid den gamla teorin höll fast vid detta argument.
även de som uppenbarligen ville acceptera Averys Tolkning höll fortfarande tillbaka. I November 1945 gav pionjär genetiker Herman Muller den prestigefyllda Pilgrim Trustföreläsningen till Royal Society., Han beskrev det ”anmärkningsvärda experimentella beviset” från Averys grupp om DNA: s roll och erkände dess konsekvenser: ”om denna slutsats accepteras”, säger Muller, ”deras upptäckt är revolutionerande.”Men Muller, som så många andra, var orolig för att små mängder oidentifierat protein kan vara ansvarigt för effekterna.
i slutändan var det ackumulering av bevis som gradvis svängde argumentet till förmån för Averys Tolkning., I slutet av 1940-talet fanns ett stort antal biokemiska experiment, som alla föreslog att gener gjordes av DNA. ”Generna är proteiner” lobbyn hade egentligen bara ett argument: DNA är tråkigt. Och den övertygelsen började blekna bort när Erwin Chargaff visade att mängderna av de fyra baserna skilde sig vildt mellan arter.
ett av de sista stegen var ett experiment från 1952 av Alfred Hershey och Martha Chase, som visade att virusinfektion sker genom överföring av DNA, inte protein. Saker och ting hade förändrats sedan 1944: medan Avery hade misstrotts eftersom det fanns 0.,1% protein i hans ”rena” DNA kritiserade ingen resultatet av Hershey och Chase röriga experiment, vilket involverade radioaktiva virus och en köksblandare, även om okända mängder protein kan ha orsakat effekten.
När Watson, Crick, Franklin och Wilkins tävlade för att upptäcka DNA-strukturen var dess biologiska roll tydlig. Det var faktiskt anledningen till att loppet var på. Det är sorgligt att de inte kände igen den roll som mannen som hade lett dem där-den tysta revolutionären, Oswald t Avery.,
• Matthew Cobb är professor i zoologi vid University of Manchester. Hans historia av den genetiska koden kommer att publiceras nästa år efter profil. På Twitter är han @matthewcobb
- Dela på Facebook
- Dela på Twitter
- dela via e-post
- Dela på LinkedIn
- Dela på Pinterest
- Dela på WhatsApp
- Dela på Messenger