Inhoud
Hoewel het tegenwoordig algemeen bekend is dat eigenschappen van ouder op kind worden overgedragen door DNA, was dat niet altijd het geval. In de 19e eeuw hadden wetenschappers geen idee hoe genetische informatie werd geërfd. In de vroege tot midden van de 20e eeuw, echter, identificeerde een reeks slimme experimenten DNA als het molecuul dat organismen gebruikten om genetische informatie over te dragen.
Griffiths-experiment
Aan het begin van de 20e eeuw wisten wetenschappers dat erfelijke informatie van ouder op kind werd doorgegeven in de vorm van afzonderlijke eenheden die ze genen noemden. Ze wisten echter niet waar of hoe deze informatie werd opgeslagen en gebruikt door de biochemische cellen.
In 1928 injecteerde de Engelse wetenschapper Fred Griffiths muizen met IIIS-type Streptococcus pneumoniae-bacteriën, die dodelijk zijn voor muizen, en het IIR-type S. pneumoniae, dat niet dodelijk is. Als de IIIS-bacteriën niet door hitte werden gedood, stierven de muizen; als ze door hitte werden gedood, leefden de muizen.
Wat daarna gebeurde veranderde de geschiedenis van de genetica. Griffiths mengde door hitte gedode IIIS- en levende IIR-bacteriën en injecteerde ze in de muizen. In tegenstelling tot wat hij had verwacht, stierven de muizen. Op de een of andere manier werd genetische informatie overgedragen van de dode IIIS-bacteriën naar de levende IIR-stam.
Avery Experiment
In samenwerking met verschillende andere wetenschappers wilde Oswald Avery weten wat er was overgedragen tussen de IIIS- en IIR-bacteriën in het Griffiths-experiment. Hij nam door hitte gedode IIIS-bacteriën en verdeelde ze in een mengsel van eiwitten, DNA en RNA. Vervolgens behandelde hij dit mengsel met een van de drie soorten enzymen: die enzymen die DNA, DNA of RNA vernietigen. Uiteindelijk nam hij het resulterende mengsel en incubeerde het met levende IIR-bacteriën. Toen RNA of eiwitten werden vernietigd, namen de IIR-bacteriën nog steeds de IIIS-genetische informatie op en werden ze dodelijk. Toen DNA werd vernietigd, bleven de IIR-bacteriën echter onveranderd. Avery besefte dat genetische informatie in DNA moet worden opgeslagen.
Hershey-Chase-experiment
Het team van Alfred Hershey en Martha Chase bepaalden hoe genetische informatie wordt geërfd. Ze gebruikten een type virus dat Escherichia coli (E. coli) infecteert, een bacteriesoort die voorkomt in de darm van mens en dier. Ze groeiden E. coli in een medium dat radioactieve zwavel bevatte, die zou worden opgenomen in eiwitten, of radioactieve fosfor, die zou worden opgenomen in DNA.
Ze infecteerden de E. coli met het virus en brachten de resulterende virale cultuur over naar een andere, niet-gelabelde partij E. coli gekweekt op medium zonder radioactieve elementen. De eerste groep virussen was nu niet-radioactief, wat aangeeft dat eiwit niet wordt doorgegeven van ouder op dochtervirus. De tweede groep virussen bleef daarentegen radioactief, wat aangeeft dat DNA werd doorgegeven van de ene generatie virussen naar de volgende.
Watson en Crick
In 1952 wisten wetenschappers dat genen en erfelijke informatie in DNA moesten worden opgeslagen. In 1953 ontdekten James Watson en Francis Crick de structuur van DNA. Ze werkten de structuur uit door gegevens uit eerdere experimenten te verzamelen en te gebruiken om een moleculair model te bouwen. Hun DNA-model was gemaakt van draad en metalen platen, net zoals de plastic kits die studenten tegenwoordig gebruiken in de lessen organische chemie.