Duplacsavar a tudományban

A történelemben 1953 sok szempontból jelentős évnek számít. Ekkor halt meg Sztálin s fojtották vérbe a keleti blokk kommunizmus elleni első felkelését az NDK-ban, ebben az évben lépett Nagy-Britannia trónjára Erzsébet királynő, s a Föld legmagasabb pontjára, a Mount Everestre az első ember, Edmund Hillary. És ekkor történt az az esemény is, amely akkoriban elkerülte a világ figyelmét, ám amely, ma már tudjuk, sorsdöntő hatást gyakorolt a tudomány és – voltaképpen – az emberiség történetére. Április 25-én a Nature című brit tudományos hetilapban egy alig egyoldalas cikkecske jelent meg, melyben James Watson és Francis Crick nyilvánosságra hozta az örökítőanyag, a DNS, korunk legfontosabb molekulája kettős spirálú szerkezetét.

A felfedezés hírét először februárban, a cambridge-i Sas (Eagle) kocsma közönsége hallhatta. Crick ugyanis itt jelentette ki: „Felfedeztük az élet titkát!” A magabiztos brit fizikustól ismerősei már megszokták az efféle nyilatkozatokat, ám hogy ezúttal mennyire igaza volt, nem sejthették.

A ma már Einstein és Darwin nevével együtt emlegetett különös páros csupán két évvel korábban került össze, amikor Watson, az ornitológusként induló, de már korán a genetika felé forduló fiatal amerikai biológus Koppenhágából megérkezett az angol egyetemi városba, hogy bebizonyítsa, a DNS, nem pedig, ahogy akkoriban hitték, valamely fehérje az öröklődés kulcsa. A 16 évvel idősebb, még a doktorátusán dolgozó Crick a tudományos karriert tekintve jókora lemaradásban volt Watson mögött, akit 15 évesen vettek fel a chicagói egyetemre, és 22 évesen már megvolt a doktorátusa. Mégis kiváló párost alkottak, s egyformán lelkesedtek a nagy cél iránt. Avery ugyan már 1944-ben kísérleti bizonyítékokat szolgáltatott arra, hogy a DNS az örökítőanyag, sokan nem tudták elképzelni, hogy a mindössze négyféle alapelemből, nukleotidból álló DNS hogyan képes erre a csodára. Már korábban kiderült, hogy a nukleotidokat foszfát, cukor és egy nitrogéntartalmú bázis alkotja, s ismerték a négyféle bázist, a citozint, a timint, az adenint és a guanint. Sőt, Chargaff felfedezése nyomán azt is, hogy a timin és a citozin összmennyisége mindig egyenlő az adenin és a guanin mennyiségével. Ehhez járultak a DNS röntgendiffrakciós képeivel kísérletező londoni Maurice Wilkins eredményei, amelyekből a molekula spirális alakjára lehetett következtetni.

Watsonék azt is tudták, hogy sietniük kell, mert ugyanezen a problémán dolgozik a világhírű amerikai vegyész, Linus Pauling is, akinek ismerték hármas spirál alakú molekulatervét is. Sokáig ők is a nagy versenytárs tévútján haladtak, ám egy alkalommal Wilkins megmutatta nekik beosztottja, Rosalind Franklin egyik, DNS-ről készített és az övéinél sokkal jobb röntgendiffrakciós felvételét, amely Watsonékat rádöbbentette a helyes megoldásra. Hozzá kell tenni, Wilkins rossz viszonyban volt kolléganőjével, s megkérdezése nélkül hozta el a felvételt. Sőt a tudománytörténet nagy tragédiája, hogy a 37 évesen elhunyt Franklin soha nem tudta meg, milyen óriási módon járult hozzá a század nagy felfedezéséhez, s négy évvel halálát követően 1962-ben Watson és Crick mellett az adatokat voltaképpen elcsent Wilkins kapta meg a Nobel-díjat. Utólagos elégtétel, hogy az ő nevére csak kevesen emlékeznek.

A kész modell a kutatók telitalálata: ráleltek a természet egyik legzseniálisabb alkotására. A molekula két szála ugyanazon tengely körül csavarodik, de egymással ellentétes irányban. Az egymással szemben haladó szálak egymás kiegészítői. A spirál szálaiban a cukor-foszfát gerinc kívül, a bázisok belül helyezkednek el, ez utóbbiakat pedig meghatározott rend szerint (adeninhez timin, citozinhoz guanin kapcsolódhat) hidrogénkötések kapcsolják össze. Ha tehát a bázisok sorrendje az egyik szálban adva van, akkor ebből a másik fél bázisainak sorrendje már automatikusan következik. Amikor a kettős spirál két szála egymástól szétválik, akkor – ha a közegben (mondjuk, a sejtmagban) az ehhez szükséges alkotórészek jelen vannak – a szabadon maradt bázishoz az őt kiegészítő bázis fog kapcsolódni.

A felfedezés azonban automatikusan még nem adott választ arra a kérdésre, hogy a bázisok lánca milyen módon tartalmazza azt a genetikai kódot, amelynek segítségével végső soron a négy DNS-bázisból a fehérjéket felépítő húszféle aminosav válik. Ezt 1961-ben válaszolták meg. Ma már tudjuk, hogy amikor a DNS kettős szála szétválik, a megfelelő kódrendszer segítségével a fél DNS szálon a DNS bázissorendjének megfelelő egyszálú ribonukleinsav (RNS) szintetizálódik, amely a sejtmagból a sejt fehérjekészítő részébe jut, ott keletkeznek az aminosavak, és belőlük mintázza le az RNS a fehérjéket, az élet alapelemeit. A DNS RNS-t készít, az RNS-ből ered a fehérje, és a fehérje készíti a többi élő anyagot. Ez az öröklődés alapmechanizmusa.

A tizenkilencedik század vége óta a sejtosztódáskor megfigyelt és az öröklődés alapképleteinek gondolt kromoszómákról már a huszadik század elején tudták, hogy gének alkotják őket. A kettős spirál felfedezése nyomán végre bebizonyosodott, hogy a gén valójában a hosszú DNS-molekula egy szakasza, amelyről később kiderült, hogy nagyjából ezer-ezer bázispárt tartalmaz. (Az emberi sejtmag DNS-e kiterítve mintegy két méter hosszú volna és ennek minden milliméterében 5000 bázispár van.) E csodálatos molekula múltunk, jelenünk és jövendőnk hordozója. Ötven évvel ezelőtti megismerésével az emberiség a felnőttkorba lépett.