25. apríl 2018 predstavuje pre „molekulu života“, resp. DNA významný medzník. Pripomíname si 65. výročie jedného z najväčších vedeckých objavov 20. storočia – odhalenie tajomstva týkajúceho sa štruktúry DNA. V súčasnosti je viac-menej známe, že DNA (z angl. deoxyribonucleic acid) je nositeľkou genetickej informácie, v ktorej je zašifrovaná informácia, podľa ktorej sa formujú všetky znaky a vlastnosti väčšiny živých organizmov, vrátane človeka. (U niektorých vírusov je nositeľom genetickej informácie RNA). Viete komu patrí prvenstvo odhalenia tejto dôležitej funkcie molekuly DNA? Bol to americký bakteriológ kanadského pôvodu Oswald Avery, ktorý mohol na základe experimentálnej práce v roku 1944 oboznámiť vedeckú komunitu s poznatkom, že nositeľom dedičnosti je DNA.
Na začiatku 50-tych rokov 20. storočia bolo už v podstate známe, že základnú stavebnú jednotku DNA tvoria dusíkaté bázy, ktoré sa začali zjednodušene označovať písmenami (A = adenín, G = guanín, T = tymín, C = cytozín). A sú to práve kombinácie spomínaných štyroch báz, ktoré nesú genetickú informáciu. Nebolo však jasné, ako táto molekula vyzerá, ako sa kopíruje a ako sa informácia v nej zakódovaná ďalej odovzdáva. Mohla sa teda začať súťaž o získanie najcennejšej vedeckej trofeje 20. storočia, a to odhalenie štruktúry DNA.
Britský časopis Nature uverejnil 25. apríla 1953 tri krátke články venované po prvý raz v histórii štruktúre DNA. Článok, ktorý zaslali do redakcie Američan James Watson a Brit Francis Crick, a ktorého rozsah bol minimálny (niečo vyše jednej strany), sa právom ocitol na prvom mieste. J. Watson a F. Crick opísali sekundárnu štruktúru DNA ako pravotočivú závitnicu, ktorú tvoria dve vlákna spojené vodíkovou väzbou medzi bázami („písmenami“) v strede závitnice. Pre dešifrovanie štruktúry DNA boli však veľmi prínosné aj ďalšie dva články, ktoré sa objavili v tom istom čísle vedeckého časopisu Nature. Spoluautor druhého, Brit austrálskeho pôvodu Maurice Wilkins, napokon v roku 1962 získal s F. Crickom a J. Watsonom Nobelovu cenu za fyziológiu a medicínu. Pod tretím článkom nájdeme meno anglickej biofyzičky Rosalindy Franklinovej, ženy, ktorá bola na stope štruktúry DNA skôr ako F. Crick s J. Watsonom a dokonca musela korigovať ich predchádzajúce predstavy o tom, ako molekula DNA vyzerá. V jej článku sa objavil aj slávny snímok B (pravotočivej) závitnicovej štruktúry DNA získaný pomocou röntgenovej (RTG) kryštalografie. R. Franklinová pristupovala k vede veľmi zodpovedne, článok a experimentálne závery formulovala veľmi opatrne. V závere článku však konštatovala, že jej model DNA sa zhoduje s tým, ktorý tesne pred ňou navrhli J. Watson a F. Crick.
Prečo vyhrali?
Prečo pripadlo v tomto prestížnom zápolení prvenstvo dvojici J. Watson a F. Crick? Odpoveď nájdeme v metodickom prístupe najdôležitejších protagonistov prelomového objavu. R. Franklinová s M. Wilkinsom uprednostňovali experimentálny prístup zameraný na röntgenovú analýzu DNA. Prednosťou víťaznej dvojice súperenia o odhalenie štruktúry DNA – biológa J. Watsona a F. Cricka, ktorý začínal vedeckú kariéru ako fyzik, bola skutočnosť, že sa výborne vzájomne dopĺňali. J. Watson favorizoval teoretický prístup a prácu s modelmi. F. Crick sa pokúšal o matematickú interpretáciu poznatkov. Táto dvojica disponovala obrovskou intuíciou a schopnosťou analyzovať a logicky „poskladať“ vlastné poznatky a doplniť ich o znalosti získané od „súperov“. Veď bez toho, aby J. Watson a F. Crick tajne nepreštudovali vynikajúce snímky RTG difrakcie, poskytujúce kľúčové informácie k objasneniu celkovej štruktúry a rozmerov DNA, zhotovené R. Franklinovou, nemohli by sa nikdy tešiť z prvenstva pri odhaľovaní štruktúry molekuly života. R. Franklinová žiaľ v roku 1958 zomrela vo veku 37 rokov. Jej smrť bola podmienená tým, že sa počas experimentov vystavovala nadmernému RTG žiareniu. Štyri roky po jej smrti (t. j. v roku 1962) J. Watson, F. Crick a jej bývalý nadriadený – M. Wilkins, ktorý bez jej vedomia ukázal jej kvalitné RTG snímky DNA slávnej dvojici, sa stali laureátmi Nobelovej ceny. Toto najprestížnejšie vedecké vyznamenanie sa v danej kategórii neudeľuje posmrtne a súčasne ju môžu získať v danom roku len traja laureáti, takže R. Franklinovej sa neušlo. Nikdy sa však nedozvieme, kto by získal, respektíve nezískal toto prestížne ocenenie, keby sa R. Franklinová náhodou dožila roku 1962. Ak berieme do úvahy zásluhy všetkých protagonistov prelomového objavu, na zozname nositeľov Nobelovej ceny by v tom prípade nemalo chýbať meno R. Franklinovej, ktorá dokázala predpovedať a aj experimentálne potvrdiť sekundárnu štruktúru DNA.
V roku 1953 okrem odborných kruhov svetové médiá tejto významnej udalosti nevenovali náležitú pozornosť. Preto sa stali protagonisti tohto pre vedu prelomového objavu známi a získali aj náležité spoločenské uznanie až po tom, ako získali Nobelovu cenu.
Odhalenie štruktúry DNA otvorilo dvere celému radu molekulárno-genetických výskumov, ktoré kulminovali v apríli 2003 dokončením zmapovania ľudského genómu, t. j. celej genetickej informácie človeka, v rámci Projektu ľudského genómu (anglicky označovaného skratkou HGP; Human Genome Project). Tento projekt priniesol prekvapivé odhalenie, že človek má len asi okolo 20 000 génov, čo je oproti predpokladanému počtu 100 000 veľmi málo, veď aj niektoré rastliny a živočíchy majú viac.
Viac informácií o histórií genetiky vám prinesieme v máji…
Autor: prof. RNDr. Eva Miadoková, DrSc. pre redakciu Veda na dosah, Katedra genetiky Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave
Foto v článku: z archívu prof. RNDr. Evy Miadokovej, DrSc.
Redigovala a uverejnila: VČ
Pri príležitosti 65. výročia objavenia DNA sa aj na Slovensku koná DNA week