დნმ

 უკვე ვიცით, რომ დნმ მატარებელია კოდისა, რომელიც ყველანაირი სიცოცხლის ქიმიას მართავს, ხოლო დნმ-ს ორმაგი სპირალი კი ერთ-ერთი ყველაზე ცობილი მეცნიერული სიმბოლოა. დნმ-ს აღმოჩნა, როგორც ყველა დიდი აღმოჩენა, არ არის ერთი გენიოსის შრომის შედეგი, არამედ უამრავი ესქპერიმენტული ნამუშევრების ჯაჭვის გვირგვინია. ჰერში-ჩეიზის ექსპერიმენტმა გვიჩვენა, რომ უჯრედებში გენეტიკური ინფორმაციის მატარებელი არა ცილები, არამედ დნმ-ა. ჯერ კიდევ წინა საუკუნის ოციან წლებში ამერიკელმა ბიოქიმიკოსმა ფიბუს ლევინმა (1869-1940) დაადგინა, რომ დნმ, ძირითადად, ხუთატომიანი შაქრით – დეზოქსირიბოზათი არის აწყობილი(D, აბრევიატურა დნმ-ში), ფოსფატური ჯგუფი და ოთხი აზოტოვანი ფუძე – თიმინი, გუანინი, ციტოზინი და ადენინი (T, G, C და A). ორმოციანი წლების ბოლოს ავსტრიული წარმოშობის ამერიკელმა ბიოქიმიკოსმა ერვინ ჩარგაფმა დაადგინა, რომ ყველა დნმ-ში Т და А ფუძეთა ერთნაირი რაოდენობაა, ანალოგიურად, G და C ფუძეებისაც. თუმცა Т/А და G/C-ს შემცველობითი თანაფარდობა დნმ-ს მოლეკულაში ყველა სახეობისთვის სპეციფიურია.

 ორმოცდაათიანი წლების დასაწყისში ორი ახალი ფაქტი გამომჟღავნდა, რომლებიც დნმ-ს ბუნებას ნათელს ჰფენდა: ამერიკელმა ქიმიკოსმა ლაინუს ფოლინგმა (1901–1994) აჩვენა, რომ გრძელ მოლეკულებში, მაგალითად, ცილებში, შეიძლება გაჩნდნენ კავშირები, რომლებიც მოლეკულას სპირალურად ახევევენ, ხოლო ლონდონში, მორის უილქინსმა და როზალინდა ფრანკლინმა ლაბორატორიულ პირობებში მიღებული რენტგენოსტრუქტურული ანალიზით ივარაუდეს, რომ დნმ-ს სპირალური სტრუქტურა აქვს.

 იმავე დროს, ამერიკელი ბიოქიმიკოსი ჯეიმს უოთსონი ინგლისელ ფიზიკოს-თეორეტიკოს ფრენსის ქრიქთან ერთად სამუშაოდ კემბრიჯის უნივერსიტეტში გადავიდა. მეტალისგან გაკეთებული მოდელებით ექსპერიმენტირებით, ქრიქი და უოტსონი მოლეკულების კომპონენტებით დნმ-ს სამგანზომილებიანი მოდელის შექმნას ცდილობდნენ.

 მათ მიერ მიღებული შედეგების უკეთ აღსაქმელად, გრძელი კიბე წარმოიდგინეთ. ამ კიბის ვერტიკალური დამჭერები შაქრის მოლეკულებისგან, ჟანგბადისგან და ფოსფორისგან შედგებიან. მოლეკულაში უმნიშვნელოვანესი ფუნქციონალური ინფორმაციის მატარებლები კიბის საფეხურები არიან. ისინი ორი მოლეკულისგან შედგებიან, თითოეული მათგანი კიბის ერთ-ერთ ვერტიკალურ დამჭერზეა მიმაგრებული. ეს მოლეკულები – ოთხი აზოტოვანი ფუძით – ერთეულ ან ორმაგ რგოლებს წარმოადგენენ, ნახშირბადის, აზოტისა და ჟანგბადის ატომებს შეიცავენ და სხვა ფუძეებთან ორი ან სამი წყალბადური ბმის წარმოქმნა შეუძლიათ. ამ მოლეკულათა ფორმები განსაზღვრული ტიპის დასრულებული საფეხურების ჩამოყალიბებას უზრუნველყოფენ: А-სა და Т-ს შორის, ასევე G-სა და C-ს შორის. სხვაგვარი კავშირები ვერ გაჩნდებიან. შესაბამისად, ყოველი საფეხური А ან Т-ს, ან G-სა და C-ს წარმოადგენს. ახლა წარმოიდგინეთ, რომ ასეთნაირად აწყობილ კიბეს ბოლოებში კიდებთ ხელს და  ხვეულის ფორმას აძლევთ – სწორედ ეს არის დნმ-ს ორმაგი სპირალი.

 დნმ-ს მოლეკულის ერთი ჯაჭვის საფეხურთა დათვლით, ფუძეთა მიმდევრობას მიიღებთ. წარმოიდგინეთ, რომ ეს, მხოლოდ ოთხი ასობგერით დაწერილი შეტყობინებაა. სწორედ ეს შეტყობინება განაპირობებს უჯრედში მიმდინარე ქიმიურ გარდაქმნებს, შესაბამისად, ცოცხალი ორგანიზმის მახასიათებლებს, რომლის ნაწილიც ეს უჯრედია. სპირალის მეორე ჯაჭვზე არანაირი ინფორმაცია არ არის, თუ ერთ ჯაჭვზე არსებული ფუძე ცნობილია, მაშინ ისიც გვეცოდინება, როგორი იქნება საფეხურის მეორე ნაწილი. გარკვეული თვალსაზრისით ორმაგი სპირალის ორი ჯაჭვი ისე შეესაბამებიან ერთმანეთს, როგორც ნეგატივი და ფოტოსურათი.

 დნმ-ს ორმაგი სპირალურობის აღმოჩენით, უოტსონი და ქრიქი იმ მარტივ უნარშიც გაერკვნენ, რომლითაც დნმ-ს მოლეკულის კვლავწარმოება ხდება – როგორც უჯრედის გაყოფისას უნდა ხდებოდეს. მათი თქმით,”ჩვენს ყურადღებას არ გამოპარვია ის ფაქტი, რომ ჩვენს მიერ პოსტულირებული აზოტოვანი ფუძეების სპეციფიური დაწყვილება, გენეტიკური მასალის კოპირების შესაძლებლობისკენ მიუთითებს”.

 ” ასეთი კოპირების შესაძლო მექანიზმი” დნმ-ს სტრუქტურით არის განპირობებული. როცა უჯრედი გაყოფას იწყებს და შვილობილი უჯრედებისთვის დამატებითი დნმ არის საჭირო, ფერმენტები დნმ-ს კიბეს ”გახსნას” იწყებენ, როგოც ელვაშესაკრავი(”ზმეიკა”), ინდივიდუალური ფუძეების გაშიშვლებით. სხვა ფერმენტები შემომფარგლაც სითხეში არსებულ, შესაბამის ფუძეებს, წყვილ ”გაშიშვლებულ” ფუძეებს უერთებენ –  А-ს Т-სთან, G-ს C-სთან და ა.შ. შედეგად, დნმ-ს ყოველ ორ გახსნილ ჯაჭვზე, გარემო კომპონენტებიდან, მისთვის შესაბამისი ჯაჭვის დაშენება ხდება, რითაც საწყისი მოლეკულა ორ ორმაგ სპირალს წარმოქმნის (სიცოცხლე).