1. Контекст: 1940–1950-е годы
К середине XX века учёные знали, что дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) играет важную роль в передаче наследственной информации. Однако точная структура ДНК оставалась неизвестной. Биологи спорили, несёт ли ДНК саму генетическую информацию, или же эта функция принадлежит белкам.
2. Предшественники
В 1944 году Освальд Эйвери, Колин Маклеод и Маклин Маккарти доказали, что ДНК — носитель наследственной информации у бактерий, но многие учёные оставались скептичны.
В 1950 году биохимик Эрвин Чаргафф показал, что количество аденина (A) в ДНК всегда примерно равно количеству тимина (T), а гуанина (G) — цитозину (C). Этот факт позднее стал ключом к расшифровке структуры.
3. Рентгеноструктурные данные
Розалинд Франклин и Морис Уилкинс в Королевском колледже Лондона занимались рентгеновской кристаллографией ДНК — методом, который позволяет судить о пространственной структуре молекулы.
Наиболее известный снимок — "Фотография 51", сделанный Франклин в 1952 году, показал чёткую Х-образную дифракционную картину, характерную для спиралевидной структуры.
4. Работа Уотсона и Крика
Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик работали в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Они не проводили собственные эксперименты, а занимались построением моделей, используя чужие данные.
В начале 1953 года им стали доступны рентгеновские данные Франклин (по инициативе Уилкинса и без её ведома). Эти данные помогли Уотсону и Крику понять, что ДНК — двойная спираль, в которой азотистые основания соединены водородными связями (A с T, G с C), что объясняло правило Чаргаффа.
5. Публикация
25 апреля 1953 года в журнале Nature была опубликована статья Уотсона и Крика с описанием двойной спирали. В том же номере были опубликованы статьи Франклин и Уилкинса с рентгеновскими данными.
Модель объясняла, как ДНК может удваиваться при делении клетки — комплементарные цепи служат матрицами друг для друга.
6. Последствия
Открытие структуры ДНК положило начало молекулярной биологии. Оно объяснило механизм наследования, мутаций и репликации, а позднее — открыло путь к генетической инженерии, секвенированию геномов и синтетической биологии.
7. Нобелевская премия
В 1962 году Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена Уотсону