A descoberta da estrutura de dupla hélice do DNA

RKA8JV Em 1865, Mendel, muitas vezes considerado pai da genética moderna traz uma forma de pensar sobre fatores hereditários que hoje em dia chamamos de genes. E aí, no começo de 1900, os trabalhos de Mendel foram redescobertos e as pessoas começaram a dizer: "ok, nós podemos ver como algumas dessas características são passadas para a próxima geração de um jeito que, de certa forma, pode ser previsível.'' Nós podemos colocar alguma estrutura em volta disso, mas qual seria exatamente o mecanismo biológico para isso? Como essas características estão codificadas ao nível celular ou até mesmo molecular? Em 1902, nós já discutimos isso em um vídeo anterior, Boveri e Sutton sugerem uma teoria de cromossomos baseada na observação de como os cromossomos se separam e se juntam durante a divisão celular, e pensaram: ''bom, isto parece bater bem com que Mendel descreveu como fatores hereditários''. E nós começamos a ter muito mais evidências sobre isso. Morgan foi capaz de mostrar que o mutante para características de cor de olhos parece ser passada para a próxima geração de uma forma que mostra que essa característica parece estar no cromossomo sexual "X". Ele e o time dele começam a fazer muitos outros trabalhos, especialmente com o drosófilas, para mostrar que os cromossomos são a base de onde essas características hereditárias estão. Mas, mesmo com os cromossomos, as pessoas não estavam certas. Cromossomos eram feitos de proteínas ou de DNA? Qual era molécula do conjunto de moléculas que codificava realmente aquelas características hereditárias? Enquanto o DNA, pelo menos no começo, parecia meio que como uma molécula entediante, as pessoas assumiram que não havia muita diversidade no DNA, elas assumiram que mesmo que se fosse de uma espécie para a outra, a molécula de DNA seria, fundamentalmente, a mesma. Então, no começo as pessoas esperavam, na verdade, que quem fosse o responsável por passar essas características hereditárias fossem as proteínas. Mas, então, mais e mais evidências apareceram para o lado do DNA. O experimento de Griffith em 1928, foi capaz de mostrar que, se ele pegasse uma bactéria morta pelo calor e misturasse com uma bactéria viva, há algum tipo de princípio de transformação que transforma a bactéria viva em um tipo de espécie que havia sido morta com o calor. Em 1944, Avery, McCarty e MacLeod foram capazes de mostrar algumas evidências muito boas de que o princípio de transformação, o que restava naquela bactéria morta era muito provavelmente o DNA. Temos ainda mais evidências conclusivas com os experimentos de Hershey e Chase. Nós temos um vídeo inteiro nesse tópico, onde eles falam: "ei, o que é isso que os vírus injetam em bactérias para infiltrar no sistema genético delas?'' E eles concluem que não são proteínas, é o DNA que faz isso. Então, eles oferecem evidências muito mais conclusivas a favor do DNA. Mas, mesmo assim, nós, como uma comunidade, como uma civilização, ainda não sabíamos como era a estrutura do DNA. Nós também não sabíamos como essa estrutura codificaria todas as características hereditárias. As descobertas relacionadas a essas questões sobre o DNA, culminam em Watson e Crick, mas também dependeu de todas as pessoas que já mencionei e outras mais. Uma pessoa que deveria ganhar um crédito especial, por ter mostrado um pouco mais de evidências em favor do DNA e por ajudar Watson e Crick, na verdade são várias pessoas, mas, em especial, Chargaff e Rosalind Franklin, que em particular, provavelmente não recebe crédito suficiente. Chagarff mostrou que o DNA é na verdade mais interessante do que as pessoas pensavam. Ele percebeu que a frequência das bases de nitrogênio, de adenina, citosina, timina e guanina, variavam entre as espécies. E algo que está, de alguma forma, codificando para fazer de uma espécie uma espécie, teria que variar entre as espécies. Então isso torna o DNA interessante. Outra coisa que ele percebeu, e essa descoberta foi a chave para o trabalho de Watson e Crick, é que a frequência de guanina é igual a frequência de citocina no DNA, e a frequência de adenina é igual a frequência de timina DNA. Isto é uma dica de que de alguma forma, eles estavam associados uns com os outros, de alguma forma eles pareiam um com o outro. No começo dos anos 50, nós tínhamos toda essa evidência, de que o DNA é a base molecular. Você tem Chargaff, com suas regras, conhecidas como as regras de Chargaff, e você tem Rosalind Franklin, e ela estava tirando imagens de padrões de difração por meio da emissão de raios X em cristais de DNA. O que eu quero dizer por cristal de DNA, é que, um cristal é pegar várias moléculas e as arrumar em um padrão regular. Então, um cristal de DNA, isto é, uma molécula de DNA, depois outra molécula de DNA, depois outra molécula de DNA, e você emite raios X nessas moléculas, e os raios X são peças-chave por causa do seu comprimento de onda, que é pequeno o suficiente para capturar características em um nível atômico. Então, você emite os raios X e ele se difrata, e então, você captura o padrão de difração e, dependendo das estruturas das moléculas, você tem padrões de difração diferentes. O famoso padrão de difração de Franklin está bem aqui. E, quando ela viu isso, havia certas dicas para uma estrutura helicoidal. E não seria tanto se não fosse uma expert em padrões de difração de raios X. Essa não é uma imagem direta de uma molécula de DNA, mas ela já sabia e, na verdade, pessoas dessa comunidade já sabiam que este padrão era um sinal para algum tipo de estrutura helicoidal. Eles também foram capazes de olhar para outras dicas como: o que é esse espaço entre as diferentes moléculas? E agora de novo, o padrão de difração não é uma imagem direta, é uma experiência que precisa ser muito bem desenvolvida para mapear de forma contrária, como o padrão de difração dos raios X se traduz naquilo que causou a difração, e eles teriam que analisar múltiplos ângulos para ter um entendimento melhor nisso. Hoje nós temos computadores fazendo isso, que podem pegar um padrão de difração e começar a construir como uma molécula realmente se parece. Então, Franklin, este era um trabalho difícil, e ela já tinha uma idéia de que era uma estrutura helicoidal, mas ela estava esperando para ter um pouco mais de evidência antes de publicar seu trabalho. Ao mesmo tempo, você tem o Watson e Crick aqui, que estavam tentando resolver a estrutura do DNA. Eles tiveram acesso ao trabalho de Franklin com a ajuda de Maurice Wilkins, com quem Franklin trabalhava, e eles foram capazes de estabelecer que não era apenas uma hélice, mas sim uma dupla hélice. Você tem esses pares de base, formando degraus para esta dupla hélice. Isso é muito interessante porque mostra como o DNA se replica e como ele pode conter informação. Nós vamos ver isso muito mais a fundo em dois outros vídeos. Agora a parte triste dessa história é que Wilkins, Watson e Crick ganharam o Prêmio Nobel, e, infelizmente, Franklin morreu muito jovem e você não pode receber um Prêmio Nobel depois de morto, então, ela merecia muito. Este trabalho, que muitas pessoas consideram ser uma das maiores descobertas na Ciência, foi baseado no que ela fez. Indiscutivelmente, se Watson e Crick não tivessem tido acesso ao trabalho de Franklin, eles não teriam descoberto o que descobriram, e se Franklin tivesse apenas continuado o que ela estava fazendo, sem que outras pessoas tivessem acesso ao seu trabalho, ela poderia ter chegado à mesma conclusão. Então, ela é uma das pessoas que, algumas vezes, os livros de história da Ciência negligenciam, mas isso não é para não dar crédito para Watson e Crick, eles ainda fizeram várias previsões poderosas e intuitivas que eles tiveram que fazer para apresentar essa estrutura dupla hélice. Essa estrutura dupla hélice é antiparalela, mas criam pontos com bases nitrogenadas, pareando-as umas com as outras. Esta é uma coisa muito importante. Pela maior parte da história humana nós sabíamos que algumas características eram passadas de geração para geração, mas essa característica, essas feições pareciam como uma mágica, uma coisa mítica. Por exemplo, eu sei que a minha risada é como é do meu pai, mas como ela está codificada no meu DNA? E agora nós podemos ver que muito do que nós consideramos ser nosso, está codificado nessas moléculas e codificado nesses pares de base. Isso é lindo, incrível, e coloca uma luz em um dos maiores mistérios do que nos faz humanos.