ژنتیک دانان ازمایش های جالبی انجام دادند تا بفهمند ژن ها چگونه در کروموزوم ها مرتب شده و چگونه از نسلی به نسل دیگر منتقل می شوند. سوال دیگر اینکه ژن ها از چه چیز ساخته شده اند, یا اینکه ژن ها چگونه کار می کنند. اغلب دانشمندان عقیده داشتند که عملکرد ژن ها باید فراهم اوردن اطلاعات باشد. پس مولکول هایی که ژن ها از ان ها ساخته شده اند باید به نحوی اطلاعات را در خود ذخیره کنند که سلول توانایی استفاده از ان ها را داشته باشد. اما ژن ها ویژگی های دیگری نیز دارند که باید در نظر گرفته شوند. این را می دانیم که ژن ها معمولا پایدارند و بدون تغییر از نسلی به نسل دیگر منقل می شوند. با این حال, گاهی یک ژن به شکل متفاوتی تبدیل می شود. این قبیل تغییرات ژنتیکی که جهش نامیده می شوند, بدون تغییر به نسل های بعد انتقال می یابند.

شواهدی که نشان می دهند DNA ماده ی وراثتی است.
اوایل دهه ی 1940, اغلب ژنتیک دانان کمتر به DNA توجه می کردند و قبول کرده بودند که ماده ی ژنتیک باید پروتئین باشد. شواهدی هم بود که ژن ها تولید پروتئین ها را کنترل می کنند. ولی توجیه ان ها این بود که خود ژن ها پروتئینی هستند و باعث تولید پروتئین نیز می شوند. دانشمندان می دانستند که پروتئین ها تشکیل شده از 20 نوع امینواسید مختلف در ترکیبات متفاوت اند که ترتیب قرارگیری ان ها ویژگی های خاصی را برای انواع پروتئین ها به ارمغان می اورند. با توجه به پیچیدگی و تنوع پروتئین ها در مقایسه با سایر مولکول ها به نظر می رسید که پروتئین ها همان ماده ی سازنده ی ژن ها باشند. دانشمندان ثابت کردند که DNA و سایر نوکلئیک اسیدها فقط از 4 نوع نوکلئوتید ساخته شده اند و انچه که درباره ی طرز استقرار انها شناخته بود, توجه بعضی از دانشمندان را به خود جلب نمی کرد. همین دلیل باعث شد که سرنخ های اولیه ای که در رابطه با نقش DNA به دست امده بود زیاد مورد توجه قرار نگیرد.

DNA , عامل تغییر دهنده در باکتری است.
فردریک گریفت, پزشک بریتانیایی مشاهده ای دقیق بر روی دو سویه از باکتری پنوموکوکوس انجام داد. یک سویه, سویه ی کپسول دار صاف S نامیده می شد, چون بر روی محیط کشت جامد کلنی های صاف تشکیل می داد. این سویه قابلیت بیماری زایی دارد و اغلب باعث مرگ میزبان خود می شود. زمانی که سلول های زنده ی این سویه به موش ها تزریق شدند, موش ها به پنومونی مبتلا شده و مردند. اما اگر سلول ها در ابتدا با گرما کشته می شدند, تزریق انها باعث مرگ موش ها نمی شد. سویه زبر R باکتری سویه ی فاقد کپسول که تشکیل کلنی هایی با سطح زبر می دهد, خاصیت بیماری زایی ندارد. تزریق سلول های زنده یا سلول های با گرما کشته شده ی این سویه, باعث مرگ موش نمی شد. ولی وقتی گریفیت مخلوطی از سلول های S بیماری زای کشته شده با حرارت و سلول های R غیر بیماری زای زنده را به موش ها تزریق کرد, تعداد زیادی از انها مردند. بعد از موش های مرده سلول های S زنده را استخراج کردند. وقتی در ازمایش های کنترلی نه سویه S کشته شده با حرارت و نه سویه ی R زنده هیچ کدام نتوانستند به تنهایی به باکتری بیماری زای زنده تبدیل شوند, به نظر می رسید که چیزی در سلول های کشته شده با حرارت وجود دارد که سلول های غیر بیماری زا را به سلول های کشنده تبدیل می کند. این نوع تغییر ژنتیکی دائمی که در طول ان ویژگی های سلول های مرده ی یک سویه به سلول های زنده ی دیگر منتقل می شود به عنوان ترانسفورماسیون شناخته شد. دانشمندان عقیده دارند که یک ماده ی شیمیایی از باکتری مرده به سلول های زنده انتقال یافته و باعث ترانسفورماسیون شده است. زیست شناسان امریکایی اسوالد تی. اوری و همکارنش کولین ام. لود و مک لین مک کارتی با روش های شیمیایی نشان دادند که عامل تغییر دهنده در ازمایش گریفیت همان DNA, است . اگر چه امروزه دانشمندان نتایج کار انها را به عنوان اولین اثبات قطعی مبنی بر این که DNAهمان ماده ی ژنتیکی است در نظر می گیرند ولی همه ی دانشمندان ان زمان قانع نشدند. بیشتر انها تصور می کردند که این یافته ها فقط در مورد باکتری ها درست است و هیچ ارتباطی با ژنتیک یوکاریوت ها ندارند.
چند سال بعد, شواهد جدیدی که درباره ی هسته ی هاپلوئید دانه ی گرده و گامت هایی مانند اسپرم جمع اوری شد نشان دادند که این سلول ها فقط نیمی از مقدار DNA موجود در سلول های پیکری همان گونه را دارند. چون دانشمندان پذیرفته بودند که ژن ها بر روی کروموزوم ها قرار دارند, این یافته ها که همبستگی بین محتوای DNA و تعداد کروموزوم ها را نشان می دادند شواهد محکمی را مبنی بر اهمیت DNA در وراثت یوکاریوت ها فراهم اوردند.

DNA , ماده ی وراثتی در بعضی از ویروس ها است.
دو ژنتیک دان امریکائی به نام های الفردهرشی و مارتاچیس در سال 1952 ازمایش های دقیقی را بر روی ویروس هایی که باکتری ها را الوده می کنند انجام دادند. این ویروس ها تحت عنوان باکتریوفاژ شناخته می شوند. انها می دانستند که باکتریوفاژها در داخل یک سلول باکتری تکثیر می یابند و سرانجام باعث تخریب سلول می شوند و تعداد زیادی ویروس جدید ازاد می گردد. عملا در طی الوده سازی فقط بخشی از باکتری وفاژ وارد سلول می شود. لذا انها استدلال کردند که ماده ژنتیکی باید در ان بخش باشد.
این محققین پروتئین ویروسی یک نمونه از باکتریوفاژ ها را با 35S که یک ایزوتوپ رادیواکتیو از گوگرد است و DNA ویروسی نمونه ی دوم را با P32 که یک ایزوتوپ رادیواکتیو عنصر فسفر است نشان دار کردند. باکتریوفاژ های موجود در هر نمونه به باکتری ها اتصال یافتند, بعد محققین ان ها را با استفاده از یک دستگاه مخلوط کن خوب هم زده و بالاخره سلول ها را سانتریفیوژ کردند. به این نتیجه رسیدند که DNAوارد سلول ها شده بود. هرشی و چیس فهمیدند که باکتریوفاژ ها , DNA خود را به درون سلول های باکتری تزریق می کنند ولی بیشتر پروتئین های انها در سطح خارجی باکتری باقی می مانند. این یافته ها بر اهمیت DNA در تکثیر ویروس ها تاکید داشتند و بیشتر دانشمندان ان را یک شاهد مهم از نقش DNA به عنوان ماده ی وراثتی ارزیابی کردند.

ساختار DNA
دانشمندان تا سال 1953 DNA را به عنوان ماده ی ژنتیک نپذیرفته بودند تا اینکه جیمزواتسون دانشمند امریکایی و فرانسیس کریک دانشمند بریتانیایی یک مدل برای ساختار DNA ارائه دادند. نحوه ی کشف ساختار DNA یکی از جالبترین بخش های تاریخ زیست شناسی نوین است. البته دانشمندان مطالب زیادی را درباره ی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی DNA می دانستند. در واقع انها نه ازمایشی انجام داده بودند و نه اطلاعات جدیدی را به دست اوردند. تمام کار انها این بود که همه ی اطلاعات موجود را ترکیب و به یک مدل تبدیل کنند که این مدل نشان دهد چگونه یک مولکول هم می تواند اطلاعات را برای ساختن پروتئین حمل کند و هم به عنوان الگویی برای همانندسازی خودش عمل نماید.
نویسنده : نیلوفر ترکزاده
منابع:
1: https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-DNA.aspx
2: https://www.healthline.com/health/what-is-dna#dna-and-you
3: جلد دوم کتاب بیولوژی سولومون، انتشارات خانه زیست شناسی، سال ۱۳۹۵