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被遗忘的科学家为发现DNA的结构铺平了道路

当詹姆斯·迈克尔·克里斯(James Michael Creeth)在从小牛胸腺中取出的DNA样本中添加酸时,他不仅仅完成了能够获得博士学位的实验。他正在为改变世界的发现铺平道路。

被遗忘的科学家为发现DNA的结构铺平了道路

科学家詹姆斯·沃森(James Watson)和弗朗西斯·克里克(Francis Crick)是第一个研究DNA结构的人,而罗莎琳德·富兰克林(Rosalind Franklin)和莫里斯·威尔金斯(Maurice Wilkins)经常被认为可以捕获使这成为可能的分子图像。但其他几位在本世纪最重要的科学发现之一中发挥关键作用的科学家却鲜为人知 - 值得庆祝。

1947年秋天,克里斯和他的博士生导师在诺丁汉大学的研究人员发表了三篇论文中的第三篇,这些论文完成了证明DNA分子如何结合在一起所需的证据。通过证明DNA含有被称为氢键的分子胶,它们使Watson和Crick能够计算出分子必须采用双螺旋结构的两条链的形状。在Creeth工作六年之后,这一发现使我们今天所知的基因科学的创造成为可能。

克里斯甚至制作了他自己粗糙的DNA模型,由两条链条组成,它们由构件之间的连接结合在一起 - 与实际结构并没有太大不同。不幸的是,他的发现似乎几乎忽略了每个人的雷达。因此,70年过去了,诺丁汉一直在发现DNA的氢键,并在大楼里举行了一次特别的会议,在那里发现了这一点,并在入口处设置了一块专用牌匾。

DNA之谜

克雷斯出生于1924年,在当地的北安普顿郡文法学校接受教育。他留在英格兰的东米德兰兹,在当时的诺丁汉大学学习化学,并在毕业后获得了化学家J. Masson Gulland和Denis O.“Doj”Jordan的博士学位,帮助Creeth得出了他的开创性结论。

当时人们对DNA越来越感兴趣,因为科学家怀疑它可能是与基因或遗传有关的物质。研究表明它是由称为核苷酸的部分制成的。每个都含有称为脱氧核糖的糖残基,磷酸基团分子和四种不同类型的氮基分子或“碱基”之一:胸腺嘧啶(T),胞嘧啶(C),腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)。

但DNA分子是如何构建和保持在一起的,以及它如何记录我们的基因仍然是一个谜。一些科学家甚至(错误地)认为它可能采取球的形状。如果他们能够确定其确切的结构,他们可能能够揭示遗传密码的秘密。

Creeth的同学CJ Threlfall和HFW Taylor已经取得了进展。Threlfall已经研究了如何净化DNA样本,以便检查结构的线索。然后,Gulland,Jordan和Taylor使用称为电位滴定的方法研究纯化的DNA,以了解其pH值在添加酸或碱时的变化情况。

当他们没有得到他们预期的结果时,他们认为这可能是由氢键DNA结构的存在引起的。当氢原子与包括氧和氮在内的某些其他原子共享电子时,会发生这些,并且会影响分子的整体形状。

的最终和决定性的步骤是在一个实验通过Creeth使用的技术所知道的粘度测定法制造。这提供了溶液中DNA分子大小的量度以及大小如何变化。

当向溶液中加入强酸或强碱时,其“粘度”或厚度(流动阻力)急剧下降,这表明存在氢键。Creeth,Gulland和Jordan得出结论,氢键与相邻核苷酸的碱基相连。

酸或碱不可逆地破坏这些键,将DNA分子分解成更小的单元,使溶液更加流畅。尽管Creeth和他的主管从未完全成功地确定DNA的确切结构,但他们确实设法显示氢键必须是分子的重要组成部分。

完美契合

在1947年的博士论文中,Creeth正确地预测DNA分子包含两条链,每条链在外侧具有磷酸 - 糖骨架,在内部具有氢键基础。后来证明这种双链结构完全符合DNA的生物学功能。氢键强度足以将互补链保持在一起但足够弱,因此它们可以像遗传指令一样被拉开并读取或复制,这是细胞如何分裂以及如何传递基因的基础。

然而,在发现后不久,该团队就散去了。不久之后,古尔兰不幸在火车相撞中死亡,乔丹通过普林斯顿搬到了阿德莱德大学。Crick和Watson确定了精确的结构,其中氢键迫使链变成扭曲的双螺旋排列。

虽然诺丁汉的三位科学家从未建立过最后的联系,但他们的工作对于使现代科学最有影响力的发现成为可能至关重要。用克雷斯自己的话来说,回顾他的退休后:“事后看来,我们不仅只是一瞥,而是对这种特殊联系的良好看法,这种关系不亚于这个星球上生命的关键。”

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