המושג דנ"א (DNA) ודמות הסליל הכפול שלו פרצו לתודעה הציבורית לפני כמה עשרות שנים בלבד, וזכו מאז ליחסי ציבור חסרי תקדים. המילה דנ"א חדרה ללשון המדוברת אולי יותר מכל מושג מדעי אחר, ותמונת הסליל הכפול נהפכה לאייקון הראשון במעלה של הביולוגיה.

כל זה קרה משום שהדנ"א חשוב מבחינות רבות, ועל כך נדבר בסדרת הכתבות הנוכחית. כאן תגלו את כל העובדות הבסיסיות על הדנ"א, תבינו למה הוא חשוב כל כך ותראו איך הוא משפיע על חיינו. היכונו להבין יותר!

לכתבה הקודמת

כתבה רביעית בסדרה

הפעם נגלה איך פענחו את המבנה הייחודי של מולקולת הדנ"א הסליל הכפול.

1953: פענוח מבנה הסליל הכפול של הדנ"א
בשנות ה-50 של המאה ה-20 החלו להצטבר תוצאות ניסויות שהעידו שהחומר התורשתי איננו נאגר בצורת חלבונים (חומצות אמינו) כפי שחשבו עד אז, אלא בדנ"א (חומצות גרעין). המחקרים האלה הגיעו לבסוף להכרעה חותכת בניסוי הרשי-צ'ייס, שעליו קראתם בכתבה הקודמת, שהוכיח בעזרת סימון רדיואקטיבי שהדנ"א הוא זה שאחראי לעקרון הטרנספורמציה. כך הושלם המהפך המחשבתי והדנ"א הוכר כחומר התורשתי.

עם זאת, ההוכחה הסופית לכך שהדנ"א הוא החומר התורשתי הייתה רק צעד אחד בדרך להבין איך נשמר בו המידע הגנטי ואיך המידע הזה מועבר מדור לדור. בנוסף חשוב לזכור שהמהפך המחשבתי הזה לא קרה ביום אחד אלא ארך שנים ארוכות. בזמן הזה עמלו מדענים רבים לפענח את המבנה הפיזי של הדנ"א, ובינתיים העובדה שהוא החומר תורשתי כבר הייתה ברורה למדי. מעבר לכך, פענוח המבנה הפיזי של הדנ"א סיפק עוד שלל תובנות ביולוגיות מדהימות.

בשנת 1953 פרסמו המדענים ג'יימס ווטסון ופרנסיס קריק מאמר בכתב העת "Nature" שבו ניתחו את המידע שאספו מעבדות לקריסטלוגרפיה שעבדו של פתרון מבנה הדנ"א, ובמיוחד המעבדה של הכימאית רוזלינד פרנקלין, והציעו את המודל שמקובל כיום כמבנה המדויק של מולקולת הדנ"א. עבודתם נחשבת יחידה במינה משום שענתה בפשטות על כמה מהשאלות הלא פתורות הגדולות ביותר הקשורות לעולם הטבע: איך נשמר המידע הגנטי בתוך היצורים החיים ואיך הוא מועבר מדור לדור.

עבודתם הדגישה את חשיבותה של הגישה הבין-תחומית במדע, שדוגלת בשילוב עבודתם של מדענים מדיסציפלינות שונות. ווטסון וקריק, למשל, היו פיסיקאים שפתרו אחת מהבעיות החשובות ביותר בביולוגיה בתקופתם. תרומתם הייתה עצומה, והראשונים שהכירו בכך היו המדענים מקהילת הביולוגיה הקלאסית, שחשבו שיידרשו עוד שנים רבות עד שיוכלו לענות על השאלות שווטסון וקריק פענחו.

התוצאות שווטסון וקריק ניתחו נלקחו בכלל מקבוצות מחקר אחרות, אולם אף אחת מהקבוצות הללו לא הצליחה לפרש את תוצאות הדיפרקציה של גבישי הדנ"א בצורה הנכונה. מה שהם גילו היה שלדנ"א יש מבנה מחזורי (הסליל הכפול) שמורכב משני גדילים משלימים בעלי אוריינטציה הפוכה (אדנין מול תימין וציטוזין ומול גואנין). התגלית אפשרה להם לפתור תעלומה שהעסיקה את הביולוגים שנים רבות. במאמר עצמו הם ציינו את זה במפורש, במה שנודע כאנדרסטייטמנט המפורסם ביותר בביולוגיה: "לא יכולנו שלא להבחין שהחלוקה לזוגות שאת קיומה הנחנו מצביעה באופן מיידי על מנגנון שכפול אפשרי של החומר הגנטי".

הדבר היפה ביותר במבנה שהם הציעו לדנ"א היה שהוא העלה מיד מנגנון אפשרי ופשוט לשכפול החומר התורשתי בעיה שהעסיקה את הביולוגים שנים רבות. הפתרון שנובע ממבנה הסליל הכפול היה שכל אחד משני הגדילים שמרכיבים את הסליל הכפול יכול לשמש כתבנית ליצירת הגדיל השני, על בסיס המבנה המשלים שלהם. כך הם פתרו בעת ובעונה אחת את תעלומת האחסון של המידע הגנטי ואת תעלומת האופן שבו הוא משוכפל.

רק לעתים נדירות הקשר בין מבנה המולקולה לבין התפקוד שלה הוא כל כך אלגנטי כמו במקרה של הדנ"א. ייתכן שזו היא הסיבה לכך הדמות הסליל הכפול הפכה איקונית כל כך במשך השנים.

תובל בן יחזקאל
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

0 תגובות