Hoe werd DNA ontdekt?

 
DNA, de taal van evolutie: Francis Crick & James Watson
DNA is vandaag misschien wel de beroemdste molecule ter wereld, maar in de geschiedenis van de biologie kwam het eerder laat onder de aandacht van wetenschappers. Gregor Mendel vond enkele van de onderliggende regelmatigheden van erfelijkheid bijna een eeuw voordat DNA werd ontdekt. Bij de eeuwwisseling ontdekten wetenschappers gelijkaardige principes, herontdekten toen Mendel’s werk en beseften al vlug dat het leven op één of andere manier gecodeerd is in genen. Waar deze genen nu precies uit gemaakt waren was een mysterie, maar dit weerhield de wetenschappers er niet van om de dynamiek van genen en mutaties uit te werken, en hoe nieuwe levensvormen konden resulteren uit natuurlijke selectie. De Moderne Synthese van evolutie, de basis waarop het meeste onderzoek over evolutie van de voorbije 50 jaar steunde, was reeds jaren vóórdat DNA werd ontdekt opgesteld.
 
De structuur van DNA
Het valt echter niet te ontkennen dat de ontdekking van DNA een gigantische mijlpaal was in het onderzoeken van evolutie. Terwijl evolutionaire biologen de Moderne Synthese aan het vormen waren zochten genetici over de hele wereld verwoed naar de moleculen die genetische informatie droegen. Ze wisten dat cellen verscheidene typen van moleculen bevatten, zoals proteïnen en nucleïnezuren. Maar welke hadden de capaciteit om informatie te dragen en in nieuwe cellen gekopieerd te worden? Experimenten toonden aan dat nucleïnezuren erfelijke eigenschappen konden beïnvloeden. Een jonge Amerikaanse geneticus genaamd James Watson (Fig. 1) (geboren 1928) was een van de onderzoekers die inzag dat de enige manier om uit te maken of deze in feite genen droegen, het begrijpen van hun structuur was.

Fig. 1: James Watson
 
Dit was een kwellende taak omdat wetenschappers moleculen enkel konden zien door er X-stralen op te schijnen, die dan van de atomen terugkaatsen en een stuk film raken volgens verschillende te onderscheiden patronen. Aan de universiteit van Cambridge vervoegde hij Francis Crick (Fig. 2) (1916-2004) om de X-straal-data, verzameld door Rosalind Franklin en anderen, te analyseren. In een plotse opwelling van inzicht bouwden Watson en Crick een model uit koperen platen en klemmen, en andere stukken labo-materiaal in 1953. Al werkende realiseerden zij dat nucleïnezuren geordend zijn op een gedraaide ladder met twee traplopers van fosfaten en suikers, en een serie treden gemaakt van paren van organische verbindingen die we basen noemen. Jaren later wonnen ze de Nobelprijs voor deze haast waanzinnige ontdekking van DNA’s dubbele helix.

Fig. 2: Francis Crick
 
Het kookboek van het leven
In de daaropvolgende jaren dokterden Watson, Crick en andere onderzoekers de grondbeginselen uit van hoe DNA werkt. Elk gen, realiseerden zij, bestaat uit een serie van basenparen. Een éénstrengige kopie van het gen werd gecreëerd (bekend als boodschapper-RNA) en getransporteerd naar proteïnemakende fabriekjes in de cel, ribosomen genaamd (Fig. 3).

Fig. 3: DNA
Daar bepaalde de sequentie van de basen de samenstelling van een streng aminozuren die een nieuwe proteïne werd. Wanneer een cel zich deelt wordt de dubbele helix losgeritst en het DNA gekopieerd. Het is het kookboek van het leven.
 
DNA gebruiken
De evolutionaire biologie onderging een revolutie door de ontdekking van DNA. Mutaties, realizeerden onderzoekers, veranderen de spelling van het kookboek. Een enkel basepaar kan veranderen, of een stel genen kan gedupliceerd worden. Die mutaties die een selectief voordeel aan een individu verlenen, worden mettertijd algemener, en uiteindelijk kunnen kunnen deze gemuteerde genen de oudere versies volledig vervangen. Dankzij de ontdekking van DNA is het nu mogelijk voor wetenschappers om niet enkel de genen, maar de individuele basen te identificeren. Vóór de ontdekking van DNA konden wetenschappers de evolutionaire levensboom enkel achterhalen door de lichamen en cellen van verschillende soorten te vergelijken. Nu kunnen ze hun genetische codes vergelijken, helemaal terugwerkend tot de diepste takken van het leven, tot miljarden jaren geleden.
 
Over deze tekst Dit artikel werd met toestemming van de copyrighthouders vertaald uit http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/history_22