Vì sao DNA lại có tên trong 100 phát hiện khoa học vĩ đại nhất?

Axit deoxyribonucleic hay còn gọi là DNA là một phân tử mang thông tin di truyền mã hóa cho hoạt động sinh trưởng và phát triển của các dạng sống. Nhà hóa học người Anh Francis Crick và cộng sự người Mỹ là Jame Waston đã tạo ra mô hình đầu tiên miêu tả cấu tạo rõ nét của phân tử DNA, khám phá này được nhiều người đánh giá là “khám phá quan trọng nhất trong thế kỷ”.

Nhớ phát hiện về cấu tạo chi tiết của phân tử DNA, các nhà y học đã hiểu rõ hơn về các căn bệnh liên quan đến tính mạng của con người đồng thời phát minh ra các phương pháp chữa trị những căn bệnh này và cứu sống được hàng triệu người. Hiện nay, DNA thường làm bằng chứng sử dụng trong khoa học hính sự. Khám phá này còn làm sáng tỏ tổ hợp gen người, làm tăng khả năng thành công trong việc chữa trị các căn bệnh nguy hiểm và chứng thiếu bộ phận cơ thể khi được sinh ra.

Khám phá cấu tạo và chức năng DNA của Crick đã làm thay đổi nghiên cứu di truyền học. Trên thực tế khám phá này đã sáng lập ra lĩnh vực sinh học phân tử, mang lại cho y học những phương hướng nghiên cứu mới.

DNA được phát hiện ra như thế nào?

Nhìn căn phòng giống nhe bãi chiến trường lớn, lại giống như một căn phòng đồ chơi của cậu thanh niên học năm thứ hai hiếu động nghịch ngợm, chỗ nào cũng thấy ngổn ngang những sợi kim loại, hạt màu, tấm kim loại, giấy bìa cứng, chốt gỗ, bi gỗ, chúng được treo trên trần nhà nhìn giống như một rừng nhũ đá. Trên bàn và ghế bừa bộn những dụng cụ như tài liệu, kéo, kéo cắt tôn và những tấm bìa cứng viết đầy những phương trình phức tạp, từng xếp từng xếp văn bản khoa học và các bức ảnh chụp tia X – quang mờ mờ.

Thực ra đây là văn phòng làm việc của Francis Crick và Jame Waston, nó nằm trong một tòa nhà kiến trúc ba tầng đã được xây dựng cách đây 300 năm ở trong khuôn viên trường đại học Cambridge. Đó là năm 1953, đối với các học sinh ở đây, những trang bị linh động không phải là thú vui lý tưởng trong kỳ nghỉ dài của đời học sinh, mà là nỗ lực điên cuồng để dành chiến thắng trong cuộc chạy đọ sức mang tính toàn cầu, họ cần giải thích được bản chất của sự sống, giải mã được hình dạng của phân tử DNA.

Năm 1950, nhà hòa học đã tìm ra các DNA trong nhân tế bào mang thông tin di truyền. Bí mật lớn nhất đó là các phân tử DNA lớn này đã tiến hành sao chép ra sao và đã truyền tín hiệu di truyền đến các tế bào, cơ thể hưu cơ và thế hệ mới như thế nào? Để trả lời câu hỏi này trước hết phải làm sáng tỏ hình dạng của phân tử DNA.

Tại trường Đại học Cambrige, Crick và nhà sinh học người Mỹ Jame Waston đã nhất trí cùng nhau nghiên cứu và viết luận văn, dốc toàn lực để xay dựng mô hình phân tử DNA.

Năm 1951, trên phạm vi thế giới lác đác xuất hiện một vài tài liệu có liên quan đến phân tử DNA. Ví dụ như Erwin Chargaff phát hiện ra rằng, có thể tìm thấy chuỗi nucleotide theo một tỷ lệ cố định trong những base DNA, xuất hiện loại quan hệ một cặp. Còn Oswald Avery lại thí nghiệm trên tế bào DNA để chứng minh tế bào DNA mang thông tin di truyền. Linus Pauling đã phác học ra cấu tạp hình xoắn đơn của chuỗi protein.

Crick và Waston đã kết hợp những yếu tố rời rạc lại với nhau tạo thành một kết cấu vật lý. Trong phòng làm việc của họ chứa đầy những cấu tạo hình xoắn kép được làm từ các sợi dây kim loại, hạt màu, tấm kim loại và bìa cứng. Sự nghiên cứu chính xác của họ chỉ ra: liên kết chuỗi của đường và photphat tạo thành xương sống của chuỗi xoắn ốc DNA, họ còn kết hợp các cặp base của chuỗi liên kết axit amin. Nhưng mô hình này không phù hợp với số liệu nguyên tử hiện có.

Cũng học tại trường Cambridge nhưng không cộng tác cùng Crick và Waston, bà Rosalind Franklin đã dùng các tia X để khắc họa lại hình ảnh hai chiều của phân tử DNA. Giữa tháng 1/1953, Rosalind Franklin lại một lần nữa thiết kế máy ảnh tia X để chụp những thước phim hình “X” của phân tử DNA hình xoắn kép.

Làm cách đó Franklin đã thu được những thông tin mới, Crick đã sử dụng những cuốn phim tia X hình X của bà. Cuối cùng những thông tin thu được từ cuốn phim này đã giúp Crick và Waston tìm ra cấu tạo phân tử DNA. Trong thời gian hai tháng, họ sử dụng cấu trúc xoắn kép quen thuộc nhìn giống như hai sợi dây bện vào nhau để xây dựng hoàn chỉnh mô hình cấu trúc vật lý phân tử DNA.

schoolnet