BÖLÜM 8 Tanrı'nın kodunu çözün: genetiğin ve DNA'nın keşfi

Uygarlığın şafağında güzel bir gün, güzel Yunan adası Kos'ta, Ege Denizi'nin berrak sularında, soylu bir ailenin temsilcisi olan genç bir kadın, arka kapıdan sessizce taş tapınağa girdi ve mermer - Asklepion - dünyanın ilk ve en ünlü doktorlarından birine istekte bulunmak. Tavsiye almak için çaresizce, Hipokrat'a alışılmadık problemini utanarak anlattı. Kadın geçenlerde bir erkek çocuk dünyaya getirdi. Sağlıklı ve tombul olmasına rağmen, Hipokrat'ın teşhis koymak için kundağa sarılı bebeğe ve beyaz annesine bakması yeterliydi. Bebeğin teninin koyu rengi, annenin Afrikalı tüccara olan ateşli tutkusunu anlamlı bir şekilde kanıtlıyordu. Aldatma ile ilgili bilgiler halka açıklansaydı, bir skandal patlak verirdi, dedikodular bir orman yangını hızında adaya yayılır ve kocasını ciddi bir şekilde öfkelendirirdi.

Ancak, MÖ 5. yüzyılda herkesin bildiği kadar kalıtım ve genetik hakkında tam olarak bilgi sahibi olan Hipokrat. e. hemen açıklama yaptı. Çocukların bazı özellikleri gerçekten de babalarından miras kalmış olabilir, ancak "anne izlenimleri" kavramı dikkate alınmamıştır. Ona göre çocuklar, annelerinin hamilelik sırasında neye baktıklarına bağlı olarak ortaya çıkan özellikleri kazanabilirler. Böylece, Hipokrat ziyaretçisini ikna ettiğinde, çocuk büyük olasılıkla hamilelik sırasında Negroid özelliklerini kazandı, çünkü anne adayı bir Etiyopyalı portresini çok yakından inceledi ve - öyle oldu - yatak odasının duvarında asılıydı.

Gizemlerden genetik devrime

Uygarlığın ilk günlerinden sanayi devriminin sonuna kadar, hayatın her kesiminden insanlar cesaretle -bazen aptallık sınırında- kalıtımın sırlarını ortaya çıkarmaya çalıştılar. Bugün bile, özelliklerin nesilden nesile nasıl aktarıldığına şaşırıyoruz. Şu veya bu özelliği kimden aldığını anlamak için kendi çocuğumuza veya kardeşimize baktığımızda, aramızdaki şaşkınlığı kim bilmez: hafif çarpık bir gülümseme, ten rengi, nadir bir zeka veya zeka eksikliği, mükemmeliyetçilik veya tembellik eğilimi? Bir çocuğun neden bu belirli özellikleri annesinden, tam olarak bu özellikleri babasından aldığını ya da erkek ve kız kardeşlerin neden bazen birbirlerinden bu kadar farklı olduğunu kim merak etmemiştir?

Ve bunlar sadece en bariz sorular. Peki ya bir nesilde kaybolan ve daha sonra torunlarda ortaya çıkan özellikler? Ebeveynler, yaşamları boyunca “kazanılan” özellikleri çocuklara aktarabilir mi: beceriler, bilgi, hatta yaralanmalar? Çevrenin rolü nedir? Neden bazı ailelerde aynı hastalık tüm nesillere musallat olurken, diğerleri sağlıklı ve inanılmaz uzun ömürlü oluyor? Ve belki de en rahatsız edici soru: Ne zaman ve ne zaman öleceğimizi belirleyen “saatli bomba” tam olarak nasıl aktarılıyor?

20. yüzyıla kadar tüm bu gizemler iki basit soruyla özetlenebilirdi. Kalıtım herhangi bir kuralla kontrol ediliyor mu? Ve nasıl?

Şaşırtıcı bir şekilde, belirli özelliklerin nesilden nesile nasıl ve neden aktarıldığını bile anlamadan, insanlık uzun zamandır bu gizemli fenomenlerle bir şekilde başa çıkmıştır. Binlerce yıldır - çöllerde, bozkırlarda, ormanlarda ve vadilerde - insanlar istenen özellikleri ve bazen de yeni organizmaları elde etmek için farklı bitkileri ve farklı hayvanları geçtiler. Pirinç, mısır, koyun, inekler, atlar büyüdü, güçlendi, sertleşti, lezzetli oldu, dostça ve üretken oldu. Bir dişi at ve bir erkek eşek, hem annesinden daha güçlü hem de babasından daha akıllı bir katır üretti. Tam olarak nasıl çalıştığını anlamayan insanlar, kalıtımı, medeniyetin yükselmesine ve insanlığın bir avuç göçebeden milyarlarca nüfusa dönüşmesine katkıda bulunan zengin ve güvenilir bir gıda kaynağı olan tarımı yaratmak için kullandılar.

Bunu ancak son 150 yılda (daha doğrusu 60) anlamaya başladık. Her şeyi anlamadılar, ancak temel yasaları deşifre etmeye, parçalara ayırmaya, kalıtımın özüne işaret etmeye ve yeni bilgileri uygulamaya yetecek kadar, tıbbın neredeyse tüm alanlarında devrim niteliğinde değişikliklere neden oldular. Ve belki de diğer tüm buluşlardan daha fazla, bu buluş yavaş bir patlama gibidir. Kalıtımın ve DNA, genler ve kromozomların farklı özelliklerin nesilden nesile aktarılmasına nasıl izin verdiğinin keşfi, büyük ölçüde yarım kalmış uzun bir çalışmadır.

1865'ten sonra bile, ilk devrimci deney kalıtımın gerçekten bir dizi kural tarafından yönetildiğini gösterdiğinde, 19. yüzyılın sonlarında genlerin ve kromozomların keşfinden 1950'lerde DNA'nın yapısının belirlenmesine kadar daha fazla keşif gerektirdi. bilim adamlarının gerçekte nasıl çalıştığını anlamaya başlaması için. Belirli özelliklerin ebeveynden çocuğa nasıl geçtiğini ve hiçbir özelliği olmayan küçücük bir yumurtanın nasıl 100 trilyon hücreye ve birçok bireysel özelliğe sahip bir insana dönüşebileceğini anlamak bir buçuk asır aldı.

Ama daha yolun başındayız. Genetiğin ve DNA'nın keşfi devrim niteliğinde olsa da, zihni rahatsız eden ve birçok soruyu gündeme getiren birçok olasılığı gösteren bir Pandora'nın kutusunu da açtı: hastalıkların genetik nedenlerini ve onları iyileştirebilecek genetik terapiyi belirlemekten, " Tedavinin hastanın benzersiz genetik profiline bağlı olduğu kişiselleştirilmiş" tıp. Suçları çözmek, soy kütüklerini derlemek ve bir gün -kim bilir- çocuklara belirli yetenekler bahşetmek için DNA'nın kullanılması da dahil olmak üzere, genetikle ilgili sayısız devrimden bahsetmiyorum bile. bizim takdir.

Ve Hipokrat döneminden yıllar sonra, doktorlar hala "anne izlenimleri" fikriyle ilgilendiler. Bu, XIX - XX yüzyılın başlarında gerçekleşen üç vaka ile kanıtlanmıştır.

Hamileliğinin yedinci ayında bir kadın, uzakta yanan bir ev görünce dehşete düştü. Her seferinde, bunun onun evi olabileceği düşüncesiyle korktu. Evi yanmadı ama alevin ürkütücü görüntüsü hamileliği boyunca "sürekli gözlerinin önünde" kaldı. Birkaç ay sonra doğan bir kızın alnında alev şeklinde kırmızı bir nokta vardı.

Yarık dudaklı bir çocuk gören hamile bir kadın, bunun için o kadar endişelendi ki, kendi kendine ilham verdi: çocuğu aynı kusurla doğacaktı. Ve böylece oldu: 8 ay sonra bebeği yarık dudakla doğdu. Ve tüm hikaye bu değil. Dava kamuoyuna duyuruldu ve birkaç hamile kadın bebeği görmeye geldi. Üçü daha sonra yarık dudaklı çocuklar da doğurdu.

Yedinci aylık hamile olan başka bir kadın, annesi ağır hasta olduğu için komşusunun kızını evine almak zorunda kaldı. Kız genellikle ev işlerinde ev sahibesine yardım etti ve kadın, çamaşırhanedeki bir kaza nedeniyle yalnızca kısmen korunmuş olan orta parmağına bakmaya devam etti. Sonuç olarak, kadın, sol elinde orta parmağın olmaması dışında tamamen sağlıklı bir çocuk doğurdu.

Efsane Avı: Başsız Bebeklerin Yokluğunun Gizemi

Son 150 yılda bilimin ne kadar ilerlediği göz önüne alındığında, atalarımızın nasıl farklı özelliklerin kalıtsal olduğunu nasıl açıkladığını hayal edebiliriz. Örneğin, Hipokrat zamanının doktorları, gebe kalma sırasında bir erkek ve bir kadının çocuğa her organın "küçük parçacıklarını" verdiğine ve bu parçacıkların karıştırılmasının belirli özellikleri aktarmanıza izin verdiğine inanıyordu. Ancak Hipokrat'ın teorisi - daha sonra pangenesis olarak adlandırıldı - kısa süre sonra Yunan filozof Aristoteles tarafından reddedildi. Özelliklerin nesiller boyunca nasıl aktarılabileceğini açıklamadı. Aristoteles kesinlikle kendi özgün fikirlerine sahipti. Örneğin, çocukların fiziksel özellikleri annenin adet kanından aldığına ve ruhun onlara babanın spermi yoluyla geldiğine inanıyordu.

O zamanlar mikroskoplar veya başka bilimsel araçlar olmadığı için, kalıtım sorununun 2000 yıldan fazla bir süre bir sır olarak kalması şaşırtıcı değildir. 19. yüzyılda bile çoğu insan, Hipokrat gibi, “anne izlenimi doktrini”ne inanıyordu: Doğmamış bir çocuğun özelliklerinin, bir kadının hamilelik sırasında gördüklerinden etkilenebileceği fikri, özellikle de bir tür şok edici ise. ya da korkutucu şeyler. Tıp dergilerinde ve kitaplarda, gördüklerinin (genellikle sakatlanmalar veya şekil bozuklukları) duygusal stresini yaşayan kadınların daha sonra benzer kusurlara sahip olduğu tespit edilen çocukları doğurduğu yüzlerce vaka bildirilmiştir. Doğru, zaten 19. yüzyılın başında, bu teoride şüpheler ortaya çıktı. The Home Medicine'ın İskoç yazarı William Buchan, "Şok edici bir şey izlemek böyle bir etkiye sahip olabilirse," diye yazdı, "o zaman, Robespierre'in acımasız saltanatı sırasında Fransa'da kaç tane kafası kesilmiş bebek doğmuş olmalı?"

Ancak birçok garip mit 19. yüzyılın ortalarına kadar hayatta kaldı. Örneğin, top yaraları nedeniyle uzuvlarını kaybeden erkeklerin kolsuz ve bacaksız çocukları olduğu çok popüler bir söylentiydi. Bir başka yaygın yanılgı, "edinilmiş özelliklerin" (bir kişinin yaşamı boyunca biriktirdiği beceriler veya bilgiler) bir çocuğa aktarılabileceğidir. 1830'ların sonlarında bir yazar, İngilizce konuşmayı çok kısa sürede öğrenen ve muhtemelen yeteneğini, hayatında hiç görmediği İngilizce konuşan bir büyükanneden miras alan bir Fransız hakkında yazdı.

Ve 19. yüzyılda bir yazar, çocuğun “kas-iskelet organlarını” babadan, “iç veya hayati organları” anneden aldığını güvenle belirtti. Bu yaygın teorinin temelinin katırların ortaya çıkması olduğunu belirtmekte fayda var.

İlk vardiya: mikroskoplar temel nedeni bulmaya yardımcı olur

19. yüzyılın sonuna kadar, tıbbın birçok alanında devrim niteliğindeki atılımların temeli haline gelen bilimsel gelişmelere rağmen, kalıtım, doğanın değişken bir gücü olarak görülüyordu. Aynı zamanda bilim adamları, bunun nereden geldiği konusunda bir fikir birliğine varamadılar ve bu sürecin nasıl gerçekleştiğini kesinlikle anlamadılar.

Kalıtım teorisinin oluşumundaki ilk gelişmeler, kısmen mikroskobun gelişmesi nedeniyle 19. yüzyılın başında ortaya çıktı. Danimarkalı gözlük yapımcıları Hans Jansen ve oğlu Zachary'nin ilk mikroskoplarını icat etmesinin üzerinden 200 yıldan fazla zaman geçmişti ve 19. yüzyılın başlarında, teknik gelişmeler sonunda bilim adamlarının "sahneye" - hücreye daha yakından bakmalarını sağladı. 1831'de İskoç bilim adamı Robert Brown, birçok hücrenin çekirdek adını verdiği küçük, karanlık bir merkezi yapı içerdiğini keşfettiğinde güçlü bir değişim yaşandı. Hücre çekirdeğinin kalıtım konularında oynadığı rol onlarca yıldır bilinmemesine rağmen, Brown en azından incelenen süreçlerin yerini buldu.

Yaklaşık on yıl sonra, İngiliz doktor Martin Barry sahneyi daha da inceledi. Erkek sperm hücresi dişi yumurtaya girdiğinde döllenmenin gerçekleştiğini buldu. Evet, kulağa bugün bayağı geliyor, ancak sadece birkaç on yıl önce, döllenmemiş her yumurtanın küçük bir "boş" insan içerdiği ve spermin görevinin onu hayata uyandırmak olduğu efsanesi popülerdi. Dahası, 19. yüzyılın ortalarına kadar çoğu insan, gebe kalmada yalnızca bir sperm ve bir yumurtanın rol oynadığından şüphelenmedi. Ve bu basit eşitlik bilgisi olmadan (1 yumurta + 1 sperm = 1 çocuk), gerçek bir kalıtsal anlayışa doğru ilk çocuksu adımlar bile imkansızdı.

Sonunda, 1856'da, yalnızca bu eşitliği bilen değil, aynı zamanda hayatının on yılını gizemi çözmeye adamaya hazır olan bir adam ortaya çıktı. Ve çalışmaları tamamen pastoral görünse de (rahat bir arka bahçede çalışıyordu), deneyleri büyük olasılıkla inanılmaz derecede zahmetliydi. Daha önce kimsenin yapmaya cesaret edemediği bir şeyi yaparak on binlerce bezelye filizi yetiştirdi ve onların küçük sürgünlerinin her nesilde nasıl davrandığını titizlikle belgeledi. Daha sonra, gurur duymadan şunları yazdı: "Elbette, böylesine büyük çaplı bir işe girişmek için belli bir cesaret gerekiyor."

Ancak Gregor Mendel 1865'te işini bitirdiğinde, insanlığın binlerce yıldır sorduğu soruyu yanıtlamıştı: Kalıtım şans veya değişkenlikle değil, belirli kurallarla belirlenir. Güzel bir bonus - bezelye stoklarıyla dolu bir kiler dışında - Mendel'in genetik denilen bir bilim kurmasıydı.

kilometre taşı #1

Bezelyeden bilimsel ilkelere: Gregor Mendel ve keşfettiği kalıtım yasaları

1822'de bir Moravya köyünde (şimdi Çek Cumhuriyeti'nde) çiftçi bir ailenin çocuğu olarak dünyaya gelen Johann Mendel, ya din tarihindeki en inanılmaz rahip ya da bilim tarihindeki en inanılmaz araştırmacı olarak kabul edilebilir. Ve muhtemelen ikisi de. Entelektüel yetenekleri yadsınamaz: Mendel gençliğinde o kadar parlak çalıştı ki öğretmenlerinden biri ona yakındaki Brunn kasabasındaki August Manastırını ziyaret etmesini tavsiye etti. Yoksulların eğitim almak için başvurdukları o zamanların olağan yolu buydu. Orada yeni Gregor adını benimsedi. Mendel, 1847'de (26 yaşında) rahipliği aldığında, bilimsel faaliyete uygun bir adam izlenimi verdi. Mendel okulda fizik ve matematik öğretmekten zevk aldı, ancak öğretmenlik lisansı sınavında başarısız oldu. Böyle bir başarısızlıktan sonra kendini rehabilite etmek için dört yıl boyunca Viyana Üniversitesi'ne gitti ve burada matematik ve fizik (Christian Doppler tarafından öğretildi) ve doğa bilimleri dersleri de dahil olmak üzere çok çeşitli konularda çalıştı. 1853'te manastıra dönen Mendel, Brünne Lisesi'nde öğretmenlik pozisyonu aldı ve 1856'da lisans sınavını ikinci kez geçmeye çalıştı.

Ve yine başarısız oldu.

Mendel öğretmenlik sınavını geçemese de, meyve yetiştirme, bitki anatomisi ve fizyolojisi dersleri ve deneysel yöntemler de dahil olmak üzere aldığı eğitim çok daha önemli bir şeye yönelik görünüyordu. Bugün bildiğimiz gibi, 1854'te, ikinci öğretmenlik sınavında başarısız olmadan iki yıl önce, Mendel, manastırın bahçesinde farklı türlerde bezelye yetiştirdiği deneyler yaptı, gelişimlerini analiz etti ve daha da büyük deneyler planladı. sadece birkaç yıl içinde çıktı.

Eureka: 20 bin melez, basit bir orantı ve üç önemli yasa

Mendel, 1856'da ünlü bezelye deneyine başladığında ne düşünüyordu? Her şeyden önce, bu fikir ona birdenbire gelmedi. Genellikle olduğu gibi, farklı bitki ve hayvan türlerinin melezlenmesi, süs çiçek bitkilerinin, meyve ağaçlarının ve koyun yünlerinin kalitesini iyileştirmeye çalışan Moravya'daki çiftçilerin uzun zamandır ilgisini çekmiştir. Ve Mendel'in deneyleri kısmen yerel tarıma yardım etme arzusundan kaynaklanmış olsa da, ciddi kalıtım sorularından da açıkça etkilenmişti. Ancak fikirlerini herhangi biriyle paylaşmaya çalışırsa, büyük olasılıkla şaşkınlıkla karşılaştı. O zamanlar bilim adamları, bireysel özelliklerin çalışmanın konusu olabileceğini varsaymıyorlardı. O zamanlar var olan gelişme teorisine göre, bunlar nesilden nesile karıştırılır ve ayrı ayrı incelenemezler. Bu yüzden Mendel'in deneyi fikri (birçok nesil ölçeğinde bezelye özelliklerinin karşılaştırılması) o zamanlar eksantrikti (daha önce hiç kimsenin aklına gelmemişti) ve - bu tesadüfi değil - bir dehanın içgörüsü.

Aynı zamanda, Mendel yalnızca kendisinden önce birçok kişinin sorduğu soruları soruyordu: Neden bazı özellikler - parlak bir büyükbabanın kel kafası ya da bir teyzenin ses yetenekleri olsun - bir nesilde kaybolup başka bir nesilde yeniden ortaya çıkıyor? Neden bazı özellikler rasgele ortaya çıkıyor ve kayboluyor, diğerleri ise Mendel'in dediği gibi “şaşırtıcı bir düzenlilik” ile yeniden ortaya çıkıyor? Bu soruyu incelemek için Mendel'in iki temel özelliği olan bir organizmaya ihtiyacı vardı: kolayca saptanabilen ve ölçülebilen özellikler ve yeni nesillerin nispeten hızlı bir şekilde ortaya çıkabilmesi için kısa bir üreme döngüsü. Ve böylece talih, Mendel'in arzu edilen organizmayı kendi bahçesinde keşfetmesine karar verdi: bu, sıradan bir bezelye olan Pisum sativum'du. 1856'da manastır bahçesinde yetiştirmeye başlayarak 7 özelliğe odaklandı: çiçek tonu (mor veya beyaz), çiçek aranjmanı (gövdede veya üstte), tohum rengi (sarı veya yeşil), tohum şekli (yuvarlak veya buruşuk). ), kapsülün rengi (yeşil veya sarı), kapsülün şekli (dolu veya buruşuk), sürgün yüksekliği (büyük veya küçük).

Sonraki 8 yıl boyunca Mendel, nesiller boyunca özelliklerini dikkatlice analiz edip kategorilere ayırarak binlerce bitki yetiştirdi. İnanılmaz bir işti: Sadece geçen yıl, toplamda 20 binden fazla melezi belgeleyen ikinci nesilden 2500 bitki yetiştirdi. Ve analizini 1863'e kadar tamamlamamasına rağmen, neredeyse en başından itibaren ilgi çekici bulgular buldu.

Mendel'in keşfini gerçekten takdir etmek için, en basit sorularından birine bakın: neden mor çiçekli ve beyaz çiçekli bezelyeler yalnızca mor çiçeklerle çaprazlanmıştır; ve ortaya çıkan mor çiçekli bitkiler çaprazlandığında, yeni bitkilerin çoğu mor çiçekli ve birkaçı beyaz çiçekli miydi? Başka bir deyişle, mor çiçekli ilk nesil bitkilerde beyaz çiçekleri saklamaya yönelik "talimat" tam olarak neredeydi? Aynısı diğer tüm özelliklerde de oldu. Bitkileri sarı ve yeşil meyvelerle geçerken, ilk neslin tüm "torunları" sarı meyvelere sahipti; ancak bu bitkiler birbirleriyle çaprazlandığında, ikinci neslin temsilcilerinin çoğunda sarı bezelye ve birkaçı yeşildi. Yeşil bezelyeleri yok etmek için ilk nesildeki "talimat" neredeydi?

Ancak Mendel, birçok nesil boyunca binlerce melezi dikkatlice belgeleyip kategorize ettikten sonra şaşırtıcı cevaplar keşfetmeye başladı. İkinci neslin bitkilerinde aynı tuhaf oran tekrar tekrar ortaya çıktı: 3'e 1. Mor çiçekli her üç bitki için beyaz çiçekli bir bitki vardı. Sarı meyveli her üç bitki için bir yeşil meyve vardı. Her üç uzun bitki için bir cüce vardı - vb.

Mendel için bu istatistiksel bir hata değil, önemli bir ilkenin, temel bir yasanın kanıtıydı. Bu tür kalıtsal mekanizmaların nasıl ortaya çıkabileceğini tam olarak anlayarak, kalıtsal özelliklerin neden ebeveynlerden yavrulara bu şekilde aktarıldığının matematiksel ve fiziksel açıklamasına yavaş yavaş yaklaştı. Bir içgörü anında, kalıtımın her ebeveynden çocuğa belirli bir "öğenin" (faktör) transferini içermesi gerektiğini önerdi - şimdi buna diyoruz. genler.

Ve bu sadece başlangıçtı. Mendel, bezelyelerin özelliklerine ilişkin analizine dayanarak, kalıtımın en önemli yasalarından bazılarını sezgisel olarak keşfetti. Böylece, örneğin, mevcut herhangi bir özellik olması durumunda, yavrunun iki "eleman" (gen alelleri) - her bir ebeveynden bir tane - miras aldığı ve bu unsurların farklı olabileceği doğru sonucuna varmıştır. baskın veya çekinik. Böylece, mevcut her özellik ile ilgili olarak, eğer yavru bir ebeveynden baskın bir "öğe" ve diğerinden çekinik bir "öğe" miras aldıysa, o zaman baskın bir özellik gösterdi, ancak aynı zamanda bir taşıyıcıydı. gizlenmiş bir sonraki nesle aktarılabilecek olan resesiftir. Çiçek tonları durumunda, yavrular bir ebeveynden baskın "mor geni" ve diğerinden çekinik "beyaz" geni miras aldıysa, mor çiçeklere sahip olacaktı. Aynı zamanda, beyaz çiçekler için çekinik genin taşıyıcısı olarak kaldı ve onu yavrularına geçirebildi. Sonunda, özelliklerin tüm nesilleri nasıl "sızdırabileceğini" açıkladı.

Bu ve diğer bulgulara dayanarak Mendel, kalıtımın "öğelerinin" ebeveynden yavruya nasıl geçtiğiyle ilgili en ünlü üç yasasını geliştirdi.

Birinci nesil tekdüzelik yasası: iki saf çizgiyi (bir özellikte baskın ve çekinik) geçerken, ilk neslin tamamı baskın özellikte tek tip olacaktır.

bölme kanunu: birinci neslin torunları birbirleriyle çaprazlandığında, ikinci nesilde bireyler hem baskın hem de çekinik bir özellik ile ve belirli bir 3: 1 oranında ortaya çıkacaktır.

Bu yasayı açıklamak için Mendel, gamet saflık yasası: yetişkin bir birey, birinin baskın olduğu (belirgin) bir özelliğin (bir genin iki aleli) oluşumundan sorumlu iki öğeye sahiptir. Germ hücrelerinin (gamet) bölünmesi sırasında, iki alelden sadece biri her birine girer. Erkek ve dişi gametler birleştiğinde, genin alelleri karışmaz, ancak saf formlarında bir sonraki nesle aktarılır.

Özelliklerin bağımsız kalıtımı yasası: Farklı özelliklere sahip bireyler çaprazlanırken, onlardan sorumlu genler birbirinden bağımsız olarak kalıtılır.

Mendel'in dehasını gerçekten takdir etmek için, onun çalışması sırasında kimsenin kalıtımın fiziksel temelini bilmediğini hatırlamak önemlidir. DNA, gen veya kromozom kavramı yoktu. Mendel, kalıtımın "öğelerinin" ne olabileceği konusunda tam bir bilgi eksikliği ile bilimde yeni bir yön açtı, ancak tanımlayıcı terimler - genler ve genetik - birkaç on yıl sonra oluşturuldu.

Ebedi tema: doğruluğuna güvenen, ancak hayatta hafife alınan

1865'te, dokuz yıl boyunca binlerce bezelye bitkisi yetiştirip özelliklerini analiz ettikten sonra, Gregor Mendel bulgularını Brünn Doğa Bilimcileri Derneği'ne sundu ve ertesi yıl klasik eseri Bitki Melezleri Deneyleri'nin yayınlandığını gördü. Bu, bilim ve tıp tarihinin en büyük dönüm noktalarından biridir. Binlerce yıldır insanlığa eziyet eden bir sorunun cevabı bulundu.

Ve tepki neydi? Yavaş ilgisizlik.

Evet, evet, sonraki 35 yıl boyunca Mendel'in çalışmaları görmezden gelindi, yanlış yorumlandı. Sadece onu unuttular. Bu, denemediği anlamına gelmez: Bir noktada çalışmalarını Münih'ten etkili bir botanikçi olan Carl Naegeli'ye gönderdi. Ve Naegeli sadece Mendel'in çalışmalarını takdir etmekte başarısız olmakla kalmadı, aynı zamanda bilim adamının çalışmalarını bilim tarihinin belki de en aşağılayıcı eleştirisine maruz bıraktığı bir yanıt mektubu gönderdi. Naegeli, neredeyse on yıl süren ve 20.000'den fazla bitki yetiştirmeyi gerektiren bir araştırmaya dayanan bir çalışmayı gözden geçirerek şunları yazdı: "Deneylerin başlamak üzere olduğu izlenimini edindim..."

Modern tarihçilere göre sorun, Mendel'in meslektaşlarının onun keşfinin önemini anlayamamış olmalarıydı. Gelişim konusundaki muhafazakar görüşleri ve kalıtsal özelliklerin bölünemeyeceği veya analiz edilemeyeceği inancı nedeniyle Mendel'in deneyi soğukkanlılıkla karşılandı. Mendel bilimsel faaliyetine birkaç yıl daha devam etti ve daha sonra 1868 civarında - Bryun manastırında başrahip rütbesini aldıktan kısa bir süre sonra durdurdu. Ölümüne (1884) kadar bir gün genetiğin kurucusu olarak anılacağından haberi yoktu.

Her ne olursa olsun Mendel, keşfinin önemine ikna olmuştu. Bir başrahipe göre, ölümünden birkaç ay önce kendinden emin bir şekilde şunları söyledi: "Keşfettiğim yasaların öneminin anlaşılacağı zaman gelecek." Ayrıca, bazı haberlere göre, ölümünden kısa bir süre önce manastırın acemilerine şunları söyledi: "Bütün dünyanın bu çalışmaların önemini takdir edeceğinden eminim."

35 yıl sonra, dünya nihayet onun çalışmalarını gerçekten takdir ettiğinde, bilim adamları Mendel'in bilmediği, ancak çalışmalarına nihai, umut verici bir bakış açısı sağlayan şeyi keşfettiler. Kalıtım yasaları sadece bitkiler için değil, hayvanlar ve insanlar için de geçerlidir.

Ve şimdi, bilimsel genetik çağının gelişiyle birlikte, doğal olarak şu soru ortaya çıktı: Kalıtım nereden geliyor?

2. kilometre taşı

Bölgeyi Keşfetmek: Hücrenin Gizemlerine Derin Bir Dalış

Bir sonraki önemli dönüm noktası, 1870'lerde, Mendel'in deneylerinin başarısındaki umudunu kaybetmeye başladığı sıralarda şekillenmeye başladı. Ancak, temeli birkaç yüzyıl önce atıldı. 1660'larda İngiliz fizikçi Robert Hooke, bir mantar ağacı parçasına basit bir mikroskopla bakan ve küçük "hücreler" dediği şeyi keşfeden ilk kişi oldu. Ancak 1800'lere kadar birkaç Alman bilim adamı onları daha yakından inceleyebildi ve sonunda kalıtımın nereden kaynaklandığını keşfetti: hücrede ve çekirdeğinde.

İlk büyük atılım 1838-1839'da, mikroskoptaki ilerlemeler Alman bilim adamları Matthias Schleiden ve Theodor Schwann'ın hücreleri tüm canlıların yapısal ve işlevsel birimleri olarak tanımlamalarına izin verdiğinde geldi. Daha sonra 1855'te, Alman bilim adamı Rudolf Virchow, hücrelerin birdenbire ortaya çıktığı efsanesini çürüttükten sonra, ünlü formülünü açıkladı: Omnis cellula e cellula ("Hücreden gelen her hücre"). Virchow bu ifadeyle bilime kalıtımın tam olarak nereden geldiğine dair bir başka önemli ipucu verdi: eğer her hücre bir diğerinden geldiyse, o zaman her yeni hücreyi oluşturmak için gereken bilgi (kalıtımla ilgili bilgi) hücrenin içinde bir yerde saklanmalıdır. Son olarak, 1866'da Alman biyolog Ernst Haeckel açıkça belirtti: Kalıtsal özelliklerin aktarımı bir şeyle ilişkilidir ... hücre çekirdeğinin içindeki bir şeyle, önemi 1831'de Robert Brown tarafından fark edildi.

1870'lere gelindiğinde, bilim adamları hücrenin çekirdeğine daha derinden bakıyorlardı ve bir hücre her bölündüğünde meydana gelen gizemli fenomenleri keşfediyorlardı. Böylece, 1879'da Alman biyolog Walter Flemming, tüm süreci mitoz (dolaylı bölünme) olarak adlandırarak bu fenomenleri ayrıntılı olarak inceledi. Flemming, 1882'de yayınlanan çalışmasında, hücre bölünmesinden hemen önce meydana gelen ilginç olayları ilk kez doğru bir şekilde tanımladı: çekirdekte, daha sonra "iki parçaya ayrılan" uzun filament benzeri yapılar bulundu. 1888'de, bilim adamları bu ipliklerin kalıtımdaki rolü hakkında konuşmaya başladıklarında, biyolojideki yeni terimlerin büyük yazarlarından biri olan Alman anatomist Heinrich Waldeyer, onlar için tarihe geçen yeni bir isim önerdi - kromozomlar.

Kilometre taşı #3

DNA: keşif ve unutulma

19. yüzyılın sonunda, genetiğin gelişimindeki ilk büyük aşamayı ısrarla görmezden gelen dünya, ikincisini - DNA'nın keşfini - ihmal etmeye karar verdi. Evet kesinlikle. Varlığını genlere, kromozomlara, kalıtsal özelliklere ve nihayet 21. yüzyıldaki genetik devrime borçlu olan DNA. Ve Mendel'e ve onun kalıtım yasalarına karşı küçümseyici tutum örneğinde olduğu gibi, sanrı kısa sürmedi. 1869'da keşfinden kısa bir süre sonra, DNA yarım yüzyıl boyunca neredeyse unutuldu.

Her şey tıp fakültesinden zar zor mezun olan İsviçreli fizyolog Friedrich Miescher'in gelecekteki kariyeri hakkında önemli bir karar vermesiyle başladı. Kötü işitme nedeniyle (çocukluk çağı enfeksiyonunun sonuçları), hastaları anlamak onun için zordu ve klinik tıp kariyerinden vazgeçmeye karar verdi. Almanya'daki Tübingen Üniversitesi'ndeki bir laboratuvara katıldıktan sonra Miescher, Ernst Haeckel'in kalıtımın sırlarının hücrenin çekirdeği aracılığıyla çözülebileceği yönündeki son önerisini incelemeye başladı. Çekirdeği incelemek için en iyi hücreleri seçtikten sonra, yakındaki bir üniversite hastanesinin hurdalığından alınan cerrahi bandajlardan ölü beyaz kan hücrelerini (irinde bol miktarda bulunur) yıkamaya başladı.

Çalışmak için en az kötü örnekleri seçtikten sonra, Misher, daha önce bilinmeyen bir bileşiğin hücre kütlesinden ayrılabilene kadar beyaz kan hücrelerini çeşitli kimyasallara maruz bıraktı. Ne protein, ne yağ, ne de karbonhidrat olan bu madde asidik özelliklere sahipti ve daha önce başka hiçbir organik bileşikte bulunmayan çok miktarda fosfor içeriyordu. Ne olduğu hakkında hiçbir fikri olmayan Miescher, maddeye nüklein adını verdi. Modern DNA (deoksiribonükleik asit) terimi buradan gelir.

Miescher, bilimsel bulgularını 1871'de yayınladı ve daha sonra uzun yıllarını diğer hücrelerden ve maddelerden ayrı olarak nüklein çalışmasına adadı. Ama gerçek doğası bir sır olarak kaldı. Miescher, nükleinin hücrenin işleyişi için hayati olduğuna ikna olmasına rağmen, nihayetinde kalıtımda herhangi bir rol oynadığı fikrini reddetti. Diğer bilim adamları onun güvenini paylaşmadılar. Örneğin, İsviçreli anatomist Albert von Kölliker, nükleinin büyük olasılıkla kalıtsal mekanizmaların maddi temeli olduğunu söyleme cesaretine sahipti. Klasik ders kitabı The Cell and Its Role in Development and Inheritance'ın yazarı Edmund Beecher Wilson, 1895'te onunla aynı fikirdeydi ve eserlerinden birinde şunları yazdı:

… Ve böylece, kalıtımın muhtemelen belirli bir kimyasal bileşenin ebeveynden yavruya fiziksel aktarımından etkilenebileceği şaşırtıcı bir sonuca varıyoruz.

Ve şimdi, dünyayı değiştirebilecek keşiften sadece birkaç adım önce bilim adamları buna göz yummuş gibi görünüyor. Dünya, DNA'yı kalıtımın biyokimyasal bileşeni olarak kabul etmeye hazır değildi. Birkaç yıl içinde, nüklein neredeyse unutuldu. Bilim adamları neden 1944'e kadar DNA'yı incelemeye çalışmaktan vazgeçtiler? Birkaç faktör rol oynadı, ancak belki de en önemlisi DNA'nın bilimin hedeflerine ulaşamayacak gibi görünmesiydi. Wilson'ın ders kitabının 1925'teki son baskısında belirttiği gibi (1895'teki kendi hayranlık sözleriyle çelişiyordu), nükleinin "evrensel" bileşenleri, özellikle "tükenmez" protein çeşitliliğiyle karşılaştırıldığında, pek ilham verici değildi. DNA, yaşamın tüm çeşitliliğinden nasıl sorumlu olabilir?

Bu soru 1940'lara kadar yanıtlanamadı, ancak Miescher'in keşfinin bilim üzerinde en az bir güçlü etkisi oldu: uzun zamandır unutulmuş bir dönüm noktasının yeniden keşfedilmesine yol açan yeni bir araştırma dalgasını ateşledi. Ve bir değil, üç kez.

Kilometre taşı #4

Yeniden Doğmak: Bir Manastır Rahibinin Dirilişi ve Kalıtım Doktrini

Bahar ve yenilenme mevsimi olabilir, ancak otuz beş yıllık ihmalden sonra Gregor Mendel ve kalıtım yasalarının yenilenmiş bir güçle hayata döndüğü 1900 başlarındaki rönesansla rekabet edecek çok az şey var. İster uzun bir kayıtsızlık için çaresiz bir intikam olsun, ister bilim dünyasında yeni bir ilgi döngüsünün kaçınılmaz sonucu olsun, ancak 1900'ün başında, bir değil, üç bilim adamı aynı anda bağımsız olarak kalıtım yasalarını keşfetti - mütevazi bir rahibi onlarca yıl önce keşfettiklerini sonradan keşfederler.

Hollandalı botanikçi Hugo De Vries, bitki yetiştirme deneyleri Mendel'in bulduğu 3'e 1 oranını gösterdiğinde keşfini ilk açıklayan kişi oldu. Sırada bezelyeler üzerinde araştırma yapan ve kalıtım yasalarını yeniden keşfetmesine yardımcı olan Alman botanikçi Carl Correns vardı. Bezelye ıslahı deneylerine dayanan çalışmasını en son yayınlayan ise Avusturyalı botanikçi Erich Czermak-Seiseneck oldu. Şunları kaydetti: "Mendel'in zaten bu tür deneyler yaptığını ve benimkinden çok daha büyük olduğunu, aynı tutarsızlıklara dikkat çektiğini ve 3'e 1 oranı için açıklamalarını zaten vermiş olduğunu büyük bir şaşkınlıkla okudum."

Yeniden keşfin yazarı olarak kimin ilan edileceği konusunda ciddi bir anlaşmazlık olmamasına rağmen, Cermak daha sonra "1903'te Meran'da natüralist toplumun üyelerinin bir toplantısında Correns ile kendisi arasında küçük bir çatışma olduğunu" kabul etti. Ancak Cermak'ın da eklediği gibi, üçü de "1900'de kalıtım yasalarını keşfetmelerinin, Mendel'in kendi dönemindeki başarısının büyüklüğünden daha düşük olduğunun çok iyi farkındaydılar, çünkü yıllar içinde, onların işlerini büyük ölçüde basitleştiren bilimsel çalışmalar yürütülmüştü. Araştırma."

Mendel'in yasaları 20. yüzyılda yeniden canlandırıldıktan sonra, giderek daha fazla bilim insanı kalıtımı belirleyen çok gizemli "birimlere" dikkat etmeye başladı. İlk başta kimse tam olarak nerede olduklarını bilmiyordu, ancak 1903'te Amerikalı bilim adamı Walter Sutton ve Alman bilim adamı Theodor Boveri, kromozomların içinde bulunduklarını ve bunların hücre içinde çiftler halinde olduğunu keşfettiler. Son olarak, 1909'da Danimarkalı biyolog Wilhelm Johannsen bu birimler için bir isim önerdi - genler.

Kilometre taşı #5

İlk genetik hastalık: öpüşen kuzenler, siyah idrar ve zaten tanıdık oran

Bir bebeğin bezindeki siyah idrar izleri, herhangi bir ebeveyni alarma geçirirdi, ancak İngiliz doktor Archibald Harrod'un bakış açısına göre, bunlar ilginç bir metabolik sorunun kanıtıydı. Ve bu hiç de Garrod'un duyarsızlığında değil. Karşılaştığı hastalığa alkaptonüri adı verildi. En şok edici belirtileri havaya maruz kaldığında siyah idrar içerir, ancak genel olarak tehlikeli değildir ve dünya çapında bir milyondan fazla insanda görülmez. Garrod, 1890'ların sonlarında alkaptonüri üzerinde çalışmaya başladığında, hastalığın daha önce düşündüğü gibi bakteriyel bir enfeksiyondan değil, "doğuştan gelen bir metabolik bozukluktan" kaynaklandığını fark etti. Ancak, ebeveynleri neredeyse her zaman kuzen olan hastalıktan muzdarip çocuklarla ilgili verileri inceleyene kadar, mevcut dünya görüşümüzü anında değiştiren bir ipucu bulamadı. ve deniya kalıtım, genler ve hastalık.

Garrod, 1899'da araştırmasının ön sonuçlarını ilk kez yayınladığında, genler ve kalıtım hakkında herkesten daha fazla bir şey bilmiyordu. Bu yüzden önemli gözlemlerinden birini gözden kaçırdı: alkaptonürisi olmayan çocukların sayısı ile alkaptonürisi olanların sayısı karşılaştırıldığında, tanıdık 3'e 1 oranı ortaya çıktı.Evet, bu Mendel'in ikinci nesil bezelyelerde bulduğu orantı. (örneğin, mor çiçekli üç bitki - biri beyaz), bu sayede kalıtsal özelliklerin iletilmesi ve "baskın" ve "çekinik" elementlerin (gen alelleri) rolü hakkında bir varsayım ortaya çıktı. Garrod'un çalışmasında baskın özellik "normal idrar" ve çekinik olan "siyah" idi ve aynı oran ikinci kuşak çocuklarda da bulundu: normal idrara sahip üç çocuktan birinin siyah olduğu gözlendi. Garrod bu oranı fark etmese de araştırmasını duyar duymaz Garrod ile temasa geçen İngiliz bilim adamı William Bateson'ın da dikkatinden kaçmadı. Garrod kısa süre sonra Bateson ile Mendel yasalarının düşünmediği yeni bir yön verdiği konusunda hemfikirdi: Üzerinde çalıştığı hastalık açıkça kalıtsaldı.

1902'de Garrod, çalışmasının sonuçlarını özetleyerek bunları bir araya getirdi: semptomlar, metabolik bozukluklar ve genlerin ve kalıtımın rolü. Alkaptonürinin, her ebeveynden bir tane olmak üzere iki kalıtsal "eleman" (gen alelleri) nedeniyle olduğunu ve kusurlu alelin çekinik olduğunu öne sürdü. Son olarak, kusurlu "gen"in hastalığın başlangıcına tam olarak nasıl neden olduğu varsayımını doğrulamak için bir biyokimyasal diyagram çizdi. Bir şekilde, normal metabolik işlevini yerine getiremediğinde siyah idrarla sonuçlanan kusurlu bir enzim üretiyor gibiydi. Bu yorum sayesinde Garrod bir başka önemli sonuca ulaştı. Genlerin tam olarak ne yaptığını öne sürdü: enzimler gibi proteinler üretiyorlar. Ve eğer gende bir sorun varsa, o kusurludur, üretebilir ve üretebilir. arızalı hastalığa neden olabilecek protein.

Garrod, kusurlu genler ve enzimler (artık Garrod tetrad olarak adlandırılan, alkaptonüri, albinizm, sistinüri ve pentozüri dahil) nedeniyle birkaç başka metabolik anormalliği tanımlayarak çalışmasına devam etti. Ancak diğer bilim adamlarının sonunda onu haklı çıkarmaları ve keşiflerinin önemini takdir etmeleri yarım yüzyıl daha aldı. Bugün, Garrod, tarihte genler ve hastalık arasındaki bağlantıyı gösteren ilk kişi olarak saygı görüyor. Çalışmaları, modern genetik tarama, çekinik kalıtım ve akraba evliliklerinin riskleri kavramlarına yol açtı.

Ve muhtemelen Harrod'un araştırmasından ilham alan Bateson, 1905'te bir mektupta bu yeni bilim dalının iyi bir isimden yoksun olduğundan şikayet etti. "Böyle bir isim gerekli" diye yazdı, "ve eğer biri onu icat etmek isterse, o zaman kelime "genetik" uygun olabilir."

1900'lerin başında, giderek artan önemli başarılar listesine rağmen, bilim kendi kaderini tayin etme krizindeydi ve iki kampa bölündü. Mendel ve takipçileri kalıtım yasalarını oluşturdular, ancak biyolojik "elementlerinin" ne olduğunu ve nasıl çalıştıklarını açıklayamadılar. Fleming ve diğer bilim adamları, hücrede umut verici biyokimyasal parametreler keşfettiler, ancak kimse bunların kalıtımla ne ilgisi olduğunu çözemedi. 1903'te Walter Sutton ve Theodore Boveri, kalıtımın "birimlerinin" kromozomlarda bulunduğunu ve kromozomların kendilerinin çiftler halinde (biri anneden diğeri babadan) kalıtıldığını öne sürdüklerinde iki dünya birbirine yaklaşmıştı. Mendel'in kalıtım yasasının fiziksel temeli olun ". Ancak sadece 1910'da başka bir Amerikalı bilim adamı - her şeyden önce, kendi sürpriziyle - bu iki dünyayı tek bir kalıtım teorisi ile birleştirdi.

Kilometre taşı #6

Bir kolyedeki boncuklar gibi: genler ve kromozomlar arasındaki bağlantı

1905'te Columbia Üniversitesi'nde biyolog olan Thomas Morgan, kromozomların kalıtımda herhangi bir rol oynadığı fikrine şüpheyle yaklaşmakla kalmadı, aynı zamanda bu teoriyi destekleyen meslektaşlarının davranışlarına da alaycı bir şekilde tepki gösterdi ve "kromozomal asitle doymuş" olduğundan şikayet etti. zamanın entelektüel atmosferi. Birincisi, Morgan'a göre, kromozomların kalıtsal özellikler içerdiği fikri, "ön oluşum" fikrine çok benzer: her yumurtanın zaten bir kişinin "ön biçimini" içerdiği bir zamanlar popüler olan efsane. Ancak 1910'da Morgan için "uçuş odasına" (öğrencileriyle birlikte milyonlarca meyve sineği Drosophila'nın genetik özelliklerini incelemek için yetiştirdiği oda) girdiğinde her şey değişti ve inanılmaz bir keşif yaptı: sineklerden birinin beyaz gözleri vardı. .

Çarpıcı bir fenomendi (genellikle meyve sineklerinin kırmızı gözleri vardır). Ama Morgan, beyaz gözlü bir erkekle kırmızı gözlü bir dişiyi geçince daha da şaşırdı. İlk gözlemler çok şaşırtıcı değildi: beklendiği gibi, ilk nesilde tüm sineklerin kırmızı gözleri vardı ve ikincisinde, tanıdık 3'e 1 oranı (üç kırmızı gözlü sinek ve bir beyaz gözlü sinek) ortaya çıktı. Ancak kalıtım anlayışının tüm temelini değiştiren Morgan için tam bir sürpriz, tamamen yeni bir keşifti: beyaz gözlü yavruların tüm temsilcileri erkek.

Bu yeni bükülme - belirli bir özelliğin yalnızca bir cinsiyet tarafından miras alınabileceği fikri - birkaç yıl önce yapılan bir keşifle bağlantılı olarak temel bir öneme sahipti. 1905 yılında, Thomas Morgan'ın laboratuvarına meyve sineklerini ilk getiren Amerikalı biyolog Nettie Maria Stevens ve Edmund Beecher Wilson, insan cinsiyetinin iki kromozom tarafından belirlendiğini keşfettiler: X ve Y. Dişiler her zaman iki X kromozomuna sahipti ve temsilcileri erkek cinsiyetten - bir X ve bir Y. Morgan tüm beyaz gözlü sineklerin erkek olduğunu gördüğünde, gözlerin beyaz renginden sorumlu genin bir şekilde erkek kromozomuna bağlı olması gerektiğini fark etti. Bu, onu yıllardır direndiği kavramsal bir sıçrama yapmaya zorladı. Genlerin büyük olasılıkla olduğuna karar verdi. Bölüm kromozomlar.

Kısa bir süre sonra, 1913'te Morgan'ın öğrencilerinden biri olan Alfred Sturtevant, genlerin kromozom içinde lineer olarak düzenlenebileceğini fark ettiğinde bir dönüm noktasına ulaştı. Ardından uykusuz geçen bir gecenin sonucunda Sturtevant, beş geni lineer bir haritaya yerleştirerek ve aralarındaki mesafeyi hesaplayarak dünyanın ilk genetik haritasını, Drosophila X kromozom haritasını oluşturdu.

1915'te Morgan ve öğrencileri bilim için dönüm noktası niteliğinde bir kitap yayınladılar, Mendel Mirasının Mekanizmaları, sonunda mevcut bağlantıyı resmen ilan etti. Önceden ayrı olan iki dünya (Mendel'in kalıtım yasası ve hücrelerin içindeki kromozomlar ve genler) artık birdi. Morgan, keşfi için 1933 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü aldığında, sunum yapan kişi, genlerin kromozomda "bir kolye üzerindeki boncuklar gibi" düzenlendiği teorisinin başlangıçta "fantastik bir iddia" olarak göründüğünü ve "haklı şüphecilikle karşılandığını" kaydetti. " ". Ancak daha sonraki çalışmalar Morgan'ın haklı olduğunu kanıtladı ve bulguları "insanlığın kalıtsal hastalıklarının incelenmesi ve anlaşılması için temel ve belirleyici" olarak kabul edildi.

Kilometre taşı #7

Dönüştürücü Gerçek: Yeniden Keşfedilen DNA ve Tuhaf Özellikleri

1920'lerin sonunda, kalıtımla ilgili birçok sır ortaya çıktı. Özelliklerin aktarımı Mendel yasaları ile açıklanabilir, yasalar genlerle ve genler kromozomlarla ilgilidir. Ortaya çıkan teori her şeyi kapsıyor gibi görünüyor.

Hiçbir şey böyle değil. Kalıtım, iki ciddi sorun nedeniyle bir sır olarak kaldı. İlk olarak, çoğu bilim insanı genlerin DNA'dan değil proteinlerden oluştuğuna inanıyordu. İkincisi, genlerin, her ne iseler, kalıtsal özellikleri nasıl belirlediği hakkında kimsenin hiçbir fikri yoktu. Tüm bu gizemlerin cevapları, 1928'de İngiliz mikrobiyolog Frederick Griffith'in tamamen farklı bir problem üzerinde çalıştığı zaman ortaya çıkmaya başladı - pnömoniye karşı bir aşının yaratılması. Başarılı olamadı ama başarılı bir şekilde başka bir önemli ipucu keşfetti.

Griffith, ilginç bir şey keşfettiğinde Streptococcus pneumoniae üzerinde çalışıyordu. Bakterilerin bir türü olan öldürücü S suşu düzgün koloniler oluştururken, diğer zararsız R suşu düzensiz koloniler oluşturdu. S suşu bakterileri hastalığa neden oldu çünkü onları bağışıklık sisteminden koruyan bir polisakkarit kapsülü vardı. R suşu bakterilerinin zararsız olduğu ortaya çıktı: böyle bir kapsül olmadan, bağışıklık sistemi tarafından tanındılar ve yok edildiler. Sonra Griffith daha da garip bir şey keşfetti: Farelere önce zararsız R suşu ve ardından öldürücü ancak ısıyla öldürülen S suşu enjekte edildiyse, fareler yine de öldü. Birkaç deneyden sonra Griffith, daha önce zararsız olan R bakterilerinin bir şekilde öldürücü S tipi bakterilerin koruyucu bir kapsül oluşturma yeteneğini "kazandığını" fark etti. Başka bir deyişle, öldürücü S bakterileri öldürülmüş olsa bile, içlerindeki bir şey zararsız R-pnömokokları hastalığa neden olan S. bakterisine dönüştürdü.

Tam olarak neydi ve kalıtım ve genetikle nasıl bir ilişkisi vardı? Griffith bunu asla öğrenmedi. 1941'de, bu sırrın ortaya çıkmasından birkaç yıl önce, Londra'nın bombalanması sırasında bir Alman mermisi tarafından öldürüldü.

Griffith'in zararsız bakterilerin öldürücü bir forma "dönüştürülmesini" anlatan makalesi 1928'de yayınlandığında, New York'taki Rockefeller Tıbbi Araştırma Enstitüsü'nden bir bilim adamı olan Oswald Avery başlangıçta sonuçlara inanmayı reddetti. Ve aslında neden onlara inanmak zorundaydı? Avery, koruyucu dış kapsül de dahil olmak üzere son 15 yıldır Griffith'in bakterilerini inceliyordu ve bir türün diğerine "dönüşebileceği" fikri ona meydan okudu. Ancak Griffith'in vardığı sonuçlar doğrulandığında, Avery onun takipçilerinden biri oldu ve 1930'ların ortalarında o ve meslektaşı Colin Macleod, bu etkinin bir petri kabında yeniden yaratılabileceğini gösterdi. Şimdi, dönüşümün nedeninin tam olarak ne olduğunu bulmak için kaldı. 1940'a gelindiğinde, Avery ve Macleod bir cevaba yaklaşırken, üçüncü bir araştırmacı olan MacLean McCarthy onlara katıldı. Ancak maddeyi tanımlamak kolay bir iş değildi. 1943'te yoldaşları hücredeki proteinler, yağlar, karbonhidratlar, nükleinler ve diğer maddeler yığınını ayırmaya çalışırken, Avery kardeşine şikayet etti: "Bu karmaşık karışımdaki aktif elementi bulmaya çalışın! Bu iş tam bir gönül yarası ve kalp kırıklığı.” Doğru, aynı zamanda Avery, ilginç bir ifade ekledi: "Ama sonunda, belki de başaracağız."

Ve tabii ki başardılar. Şubat 1944'te Avery, Macleod ve McCarthy, basit - o kadar basit olmayan - bir eleme süreciyle "dönüştürücü bir ilke" belirlediklerini söyleyen bir makale yayınladılar. Bu karmaşık hücre karışımında bulunabilecek her şeyi test ettikten sonra, sadece bir maddenin R-pnömokokları S formuna dönüştürdüğünü buldular. Bu, ilk olarak Friedrich Miescher tarafından tanımlanan ve şimdi deoksiribonükleik asit veya DNA olarak adlandırılan madde olan nükleindi. Bugün bu klasik eser, DNA olduğuna dair kanıt sağlayan ilk bilimsel eser olarak kabul ediliyor. aynısı Kalıtımdan sorumlu molekül. "Kim düşünebilirdi?" Avery kardeşine yazdı.