Další doklady o genetickém významu desoxyribonukleové kyseliny

1959: V Kalifornském technologickém institutu se podařilo M. Meselsonovi a F. Stahlovi získat doklad pro teorii, že molekula kyseliny desoxyribonukleové, která hraje pravděpodobně význačnou roli v genetických procesech, má dvě navzájem shodné části; každý díl může být sdílen z rodičovské buňky na dceřinou. Autoři pěstovali bakterie na půdě obsahující těžký isotop dusíku N 15, a to tak dlouho, až byl všechen dusík v desoxyribonukleové kyselině bakterií nahrazen isotopem. U dceřiných generací takto označených bakterií, které pěstovali na normálních půdách, pak zjistili, že jejich desoxyribonukleová kyselina je zpoloviny označena a zpoloviny neoznačena. I u dalších generací byla vždy polovina DNK označena. Podle teorie Watsona a Cricka je tvořena molekula DNK dvěma doplňkovými, navzájem spjatými a do dvojité šroubovité struktury svinutými řetězci. Při reprodukčním procesu se snad oba řetězy oddělují a každý může fungovat jako matrice pro výstavbu doplňkového řetězce.

M. Holub (Vesmír 38, 134, 1959/4)

2019: Objev struktury DNA z roku 1953 je tak slavný, že v jeho lesku snadno přehlédneme, jak málo toho bylo v té době o nositelce dědičné informace známo. Genetický kód čekal na rozluštění až do počátku šedesátých let a ani princip replikace DNA nebyl objasněn ihned. Pravda, už ve svém „zakladatelském“ článku v Nature Watson s Crickem napsali: „Neuniklo naší pozornosti, že ze specifického párování, které předpokládáme, bezprostředně vyplývá možný mechanismus kopírování genetického materiálu.“¹⁾ Úvaha to byla správná, její potvrzení a detailnější pochopení ale přinesl až Meselsonův a Stahlův experiment s bakteriemi Escherichia coli z roku 1958.

Tvrzení Miroslava Holuba o dalších generacích je zavádějící. Ve skutečnosti všechny molekuly DNA v první dceřiné generaci obsahovaly polovinu lehkého a polovinu těžkého izotopu dusíku, molekuly obsahující pouze těžký izotop zcela zmizely. V dalších generacích těchto „polovičních“ molekul postupně ubývalo (podíl klesal na 1/2, 1/4, 1/8…) a převládaly ty obsahující pouze lehký izotop. Z toho Meselson a Stahl vyvodili, že „každá dceřiná molekula obdrží jednu rodičovskou podjednotku“. Ta se přenáší nezměněna. Druhá, komplementární, se nově syntetizuje. Není to tedy tak, že by jedna dceřiná buňka získala původní DNA a druhá naopak nově syntetizovanou kopii, nebo že by obě dceřiné molekuly byly náhodným mixem starých a nových nukleotidů. Jinými slovy: kopírování DNA je semikonzervativní.

„Podjednotkou“ je samozřejmě jeden řetězec z původní dvoušroubovice. Ale tím si tehdy ještě autoři nebyli jisti, byť tomu vše nasvědčovalo. Ve svém článku se zmínili, že výsledky jsou v souladu se strukturou DNA navrženou Watsonem a Crickem, byli však opatrní. V tehdy tak oblíbeném trpném rodě napsali: „Musí být zdůrazněno, že nebylo ukázáno, že molekulární podjednotky odhalené tímto experimentem představují samostatné polynukleotidové řetězce, ani to, že studované molekuly DNA odpovídají molekulám DNA se strukturou navrženou Watsonem a Crickem.“²⁾