1953 yılında çifte sarmalın, deoksiribonükleik asidin (DNA) bükülmüş merdiven yapısı, James Watson ve Francis Crick tarafından keşfedilmesi bilim tarihinde bir dönüm noktası oldu ve büyük ölçüde nasıl olduğunu anlamakla ilgili olan modern moleküler biyolojiye yol açtı. Genler hücrelerdeki kimyasal işlemleri kontrol eder. Kısacası, keşifleri genetik kod ve protein sentezi hakkında çığır açan bilgiler verdi. 1970'lerde ve 1980'lerde, bugünün milyarlarca dolarlık biyoteknoloji endüstrisinin kurulduğu yeni ve güçlü bilimsel teknikler, özellikle rekombinant DNA araştırmaları, genetik mühendisliği, hızlı gen dizilimi ve monoklonal antikorların üretilmesine yardımcı oldu. Bilimdeki ana güncel gelişmeler, yani genetik parmak izi ve modern adli tıp, insan genomunun haritası ve henüz yerine getirilmemiş olan gen terapisinin vaadi, hepsinin kökenleri Watson ve Crick'in esin kaynağı. Çift sarmal sadece biyolojiyi yeniden şekillendirmekle kalmadı, heykel, görsel sanat, mücevher ve oyuncaklarla temsil edilen kültürel bir simge haline geldi.
1950'lerin başında DNA üzerinde çalışan araştırmacılar, genetik bilginin en küçük birimini ifade etmek için "gen" terimini kullandılar, ancak bir genin yapısal ve kimyasal olarak gerçekte nasıl göründüğünü veya çok az hatayla nasıl kopyalandığını bilmiyorlardı. nesilden sonra. 1944'te Oswald Avery, DNA'nın pnömokokal bakterilerde kalıtsal bilgilerin taşıyıcısı olan "dönüşüm prensibi" olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, birçok bilim adamı, DNA'nın karmaşık canlı organizmalar yapmak için genetik bilgiyi depolamak için çok düzgün ve basit bir yapıya sahip olduğuna inanmaya devam etti. Sebep oldukları genetik materyalin, hücrede çok sayıda biyolojik işlevi yerine getirdiği bilinen çok daha çeşitli ve karmaşık moleküllerden oluşan proteinlerden oluşması gerekir.
Crick ve Watson, kariyerlerinde erken bir aşamada, genin üç boyutlu konfigürasyonu hakkında detaylı bilgi edinmenin moleküler biyolojideki temel problem olduğunu kabul etti. Böyle bir bilgi olmadan, kalıtım ve üreme anlaşılamadı. İlk karşılaşmaları sırasında, 1951 yazında bu problemi ele geçirdiler ve on sekiz ay boyunca tek görüşlü bir odaklanma ile devam ettiler. Bu, kendilerini ilgili bilimin her alanına daldırma zorlu entelektüel görevini üstlenmek anlamına geliyordu: genetik, biyokimya, kimya, fiziksel kimya ve X-ışını kristalografisi. Fizik ve X-ışını kristalografisi (Crick) ve viral ve bakteriyel genetikten (Watson) tamamlayıcı bilimsel geçmişlerinden yararlanarak başkalarının deneysel sonuçlarından yararlanarak (kendileri için DNA deneyi yapmamışlardır) ve parlak sezgilerine dayanarak Kalıcılık ve şans, ikisi DNA'nın yeterince karmaşık bir yapıya sahip olduğunu ancak yaşamın ana molekülü olacak kadar zarif bir şekilde basit bir yapıya sahip olduğunu gösterdi.
Diğer araştırmacılar, DNA'nın bileşimi ile ilgili önemli fakat görünüşte birbiriyle bağlantılı olmayan bulgular yapmıştı; Watson ve Crick'e bu farklı bulguları tutarlı bir genetik transfer teorisi ile birleştirmek için düştü. Organik kimyager Alexander Todd, DNA molekülünün omurgasının yinelenen fosfat ve deoksiriboz şeker grupları içerdiğini tespit etti. Biyokimyacı Erwin Chargaff, DNA ve dört baz türünün - pürin bazlarının adenin (A) ve guanin (G) ve pirimidin bazlarının sitozin (C) ve timinin (T) - çeşitli olduğunu bulmuşlardır. türlerden türlere kadar geniş bir şekilde, A ve T, G ve C. gibi, bire bir oranlarda ortaya çıkmıştır. Maurice Wilkins ve Rosalind Franklin, sarmal, tirbuşon öneren DNA fiberlerinin yüksek çözünürlüklü X-ışını görüntülerini elde etmişti. şekli gibi. Dünyanın önde gelen fiziksel kimyagerlerinden Linus Pauling, son zamanlarda birçok proteinde bulunan yapıya sahip tek iplikli alfa sarmalını keşfederek biyologları sarmal formlar düşünmeye zorladı. Dahası, Watson ve Crick'in DNA'nın yapısını ortaya çıkardığı kimyada model kurma yönteminin öncülüğünü yapmıştı. Nitekim, Crick ve Watson, Şubat 1953'te kendi DNA modelini öneren Pauling tarafından destekleneceklerinden korkuyordu, ancak üç telli sarmal yapısı hızlı bir şekilde hatalıydı.
O zaman, keşifleri için olgunlaşmıştı. Model binasında, kötü işlenmiş üç telli versiyonları ve bazların benzerleriyle eşleştirildiği (adenin ile adenin, vb.) Bir kaç başarısız denemeden sonra, kırılmalarını sağladılar. Watson ve Crick'in ofisini yıllarca paylaşan ABD'li misafir bir kimyager olan Jerry Donohue, timin ve guanin içerisindeki karbon, azot, hidrojen ve oksijen halkalarının konfigürasyonunun (dört bazın tümünün) olduğuna dikkat çekti. kimya ders kitaplarında verilen yanlıştı. 28 Şubat 1953’te, Donohue’nin tavsiyesi üzerine hareket eden Watson, iki basamağı, bir hidrojen atomunu oksijenle bağlandığı bir pozisyondan azotla bağlandığı bir komşu pozisyona hareket ettirerek karton modellerinde doğru formda tuttu. Ofis masasındaki doğru moleküllerin karton kesiklerinin etrafını değiştirirken, Watson, A'nın, T ile birleştiğinde neredeyse C ve G'nin bir birleşimini andırdığını ve her bir çiftin bir arada tutabildiği ilhamını verdi. hidrojen bağları oluşturmak. Eğer A her zaman T ile eşleşirse ve aynı şekilde G ile C ise, o zaman sadece Chargaff'ın kuralları (DNA’da, A’nın T’nin, C’nin C’nin eşittir) olması değil, aynı zamanda çiftlerin arasına DNA'nın iki helisel şeker-fosfat omurgası, merdivenin dış rayları. İki omurgaya dik açılarla bağlanan tabanlar, omurgalar, tümü X-ışını kanıtı tarafından istenen yapısal özellikler olan ortak bir eksen etrafına sarıldıkları sırada düzenli şekillerini korurlar. Benzer şekilde, bazların tamamlayıcı eşleşmesi, ayrıca, X-ışını kırınım modeli ile tespit edilen, omurgaların birbiri ardına aşağıya doğru birbirine doğru yöneldiği gerçeğiyle uyumluydu.
Watson ve Crick, bulgularını tek sayfalık bir makalede yayımladılar, 25 Nisan 1953 tarihinde İngiliz haftalık haftalık Nature dergisinde, Crick'in eşinin çifte sarmalının şematik bir çizimi ile gösterilen, "Deoksiriboz Nükleik Asit Yapısı" başlıklı başlıksız bir başlıkta yayınlandı , Odile. Bir bozuk para atma, yazar olarak adlandırılma sırasına karar verdi. En önce açıkladıkları "önemli biyolojik ilgi" nin "yeni özellikleri" arasında, iki DNA omurgasının içindeki bazların eşleştirilmesi vardı: A = T ve C = G. Eşleştirme kuralı derhal DNA için bir kopyalama mekanizması önerdi: bir iplikçikteki bazların sırası göz önüne alındığında, diğerininki otomatik olarak belirlendi; bu, iki zincir ayrıldığında, her birinin tamamlayıcı bir yeni zincir için şablon görevi görmesi anlamına geliyordu. Watson ve Crick, 30 Mayıs 1953'te yayınlanan Nature dergisindeki ikinci makalede genetik replikasyon konusundaki fikirlerini geliştirdi.
İkisi, DNA'da, formun işlev olduğunu göstermiştir: çift sarmallı molekül hem tam kopyalarını üretebilir hem de genetik talimatlar alabilir. İlerleyen yıllarda, Crick çift sarmal modelin imaları üzerinde yoğunlaşarak, devrim niteliğindeki hipotezi ilerleten, ancak o zamandan beri geniş çapta kabul gören bir hipotezi ilerletti, DNA'daki baz dizisinin genetik bilginin depolanıp iletilebildiği bir kod oluşturduğunu belirtti.
Bugün yirminci yüzyılın seminal bilimsel makalelerinden biri olarak tanınmasına rağmen, Watson ve Crick'in Nature'daki orijinal makalesi ilk önce sık sık alıntılanmamıştır. Gerçek önemi belirginleşti ve sadece 1950'lerin sonuna doğru, önerdikleri DNA yapısının protein sentezini kontrol etmek için bir mekanizma sağladığı gösterildi ve sonuçları Matthew Meselson tarafından laboratuvarda onaylandığında ortaya çıktı. Arthur Kornberg ve diğerleri.
Crick kendisi hemen onun ve Watson'ın keşfinin önemini anladı. Watson'un hatırladığı gibi, 28 Şubat 1953'teki kavramsal atılımlarından sonra, Crick The Eagle'daki toplanmış öğle yemeği patronlarına "hayatın sırrını" bulduğunu ilan etti. Crick'in böyle bir duyurunun hatırası yoktu, ama karısına "büyük bir keşif yapmış gibi göründüğümüzü" söylediğini hatırladım. “Yıllar sonra bana bir kelimeye inanmadığını söyledi” dedi. “Her zaman eve geliyor ve böyle şeyler söylüyordun, bu yüzden doğal olarak hiçbir şey düşünmedim” sözlerini anlattı.
DNA'nın yapısının keşfedilmesinin geriye dönük ifadeleri bir tartışma konusu ortaya çıkarmaya devam etmiştir. Crick, Watson'ın The Double Helix'teki (1968) işbirliklerini betimleyerek, kitabı arkadaşlıklarına ihanet etmek, mahremiyetine izinsiz girmek ve motivasyonlarını çarpıtmak olarak değerlendirdi. Yayınlanmasını önlemek için başarısız bir kampanya başlattı. Sonunda Watson'ın en çok satan satıcısıyla uzlaştı, sonuçta eğer bir bilim insanının elverişsiz bir portresini ortaya çıkarsa, kendisinin değil Watson olduğu sonucuna vardı.
Watson ve Crick'in Rosalind Franklin'in kendilerine gösterilen DNA'nın yapısının kristalografik kanıtını kullanmasıyla daha kalıcı bir tartışma ortaya çıktı.