Προς το τέλος του 19ου αιώνα ήταν ήδη γνωστοί οι μοριακοί τύποι των αζωτούχων βάσεων: γουανίνη=C₅H₅N₅O, αδενίνη=C₅H₅N₅, θυμίνη=C₅H₆N₂O₂ και κυτοσίνη=C₄H₅N₃O. Αργότερα, την δεκαετία του 1920 ανακαλύφθηκε επιπλέον ότι το μόριο του DNA αποτελούνταν από νουκλεοτίδια (βάση + σάκχαρο + φωσφορική ομάδα). Και το 1953 ανακαλύφθηκε από τους Crick και Watson το μοντέλο της διπλής έλικας του DNA, η μεγαλύτερη βιολογική ανακάλυψη του 20ού αιώνα.

Εκ των υστέρων, φαίνεται σχεδόν αυτονόητο ότι η αδενίνη (Α) πρέπει να συνδέεται με την θυμίνη (Τ) και η γουανίνη (G) με την κυτοσίνη (C), ώστε να σχηματίσουν την διπλή έλικα του DNA. Θα μπορούσε κανείς να το υποψιαστεί πολύ εύκολα υπολογίζοντας τα μοριακά βάρη και τον αριθμό των ηλεκτρονίων που διαθέτει η κάθε βάση και στη συνέχεια να τα συνδυάσει μεταξύ τους.

Χρησιμοποιώντας (βλέπε ΕΔΩ παράρτημα Γ) τα ατομικά βάρη και τους ατομικούς αριθμούς των στοιχείων που αποτελούν την κάθε βάση (G, A, T, C) παίρνουμε:
● τα μοριακά βάρη των συμπληρωματικών βάσεων: M_r(G)=151, Μ_r(A)=135, M_r(T)=126, M_r(C)=111 και
● τον αριθμό των ηλεκτρονίων τους: N_e(G)=78, N_e(A)=70, N_e(T)=66, N_e(C)=58.

Παρατηρούμε την όχι και τόσο τυχαία σύμπτωση:
και
Βλέπουμε⁽¹⁾ ότι τα αθροίσματα των μοριακών βαρών των (εκ των υστέρων αποκαλούμενων) συμπληρωματικών ζευγών βάσεων έχουν μια ελάχιστη διαφορά (μικρότερη του 0,4%), και τα αντίστοιχα αθροίσματα των αριθμών ηλεκτρονίων είναι ακριβώς ίσα!

Στην ισότητα των αθροισμάτων των μοριακών βαρών οφείλεται το γεγονός ότι η μάζα του DNA εξαρτάται μόνο από το μήκος του ανεξάρτητα από την αλληλουχία των βάσεων. Επιπλέον, αξίζει να σημειωθεί ότι ο Erwin Chargaff⁽²⁾ είχε ήδη βρει πειραματικά ότι στο DNA (πριν την ανακάλυψη της δομής του) η ποσότητα της αδενίνης είναι ίση με την ποσότητα της θυμίνης (Α = Τ) και ότι η ποσότητα της γουανίνης είναι πάντα ίση με την ποσότητα της κυτοσίνης (G = C).
Και όσον αφορά την απόλυτη ισότητα των αθροισμάτων των ηλεκτρονίων υπενθυμίζεται ότι οι ακτίνες Χ αλληλεπιδρούν με τα ατομικά ηλεκτρόνια για να προκύψουν οι εικόνες περίθλασης ακτίνων Χ, όπως η περίφημη συμμετρική φωτογραφία 51 που είχαν βγάλει η Rosalind Franklin με τον Raymond Gosling. Όταν την είδαν οι Crick και Watson κατάλαβαν γρήγορα ότι επρόκειτο για το αποτύπωμα μιας διπλής έλικας⁽³⁾.

Το γεγονός ότι τα σκαλοπάτια της διπλής έλικας του DNA (τα ζεύγη A-T και G-C), έχουν την σχεδόν ίδια μάζα και ακριβώς τον ίδιο συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων, δείχνει ότι το μόριο του DNA διαθέτει μια εξαιρετικά ομοιόμορφη επαναλαμβανόμενη δομή, παρόλο που η αλληλουχία των βάσεων μεταφέρει διαφορετική γενετική πληροφορία.

Σημειώσεις:
(1) Οι υπολογισμοί αυτοί αφορούν τις ελεύθερες βάσεις. Αλλά και κατά την ενσωμάτωσή τους στο DNA δεν αλλάζει το συμπέρασμα, αφού για κάθε ζεύγος το άθροισμα των μοριακών βαρών απλά μειώνεται κατά 2, όπως και το άθροισμα των ηλεκτρονίων κατά 2.
(2) Διαβάστε σχετικά: «Αν οι πυγμαίοι ρίχνουν γιγάντιες σκιές, είναι επειδή νυχτώνει«
(3) Αρκούσε η εμπειρία του Francis Crick, o οποίος το 1952, μαζί με τους William Cochran και Vladimir Vand χρησιμοποιώντας μετασχηματισμούς Fourier και τις ιδιότητες της συνάρτησης Bessel έδειξαν το πώς ακριβώς έπρεπε να μοιάζει το μοτίβο περίθλασης οποιουδήποτε ελικοειδούς μορίου. Ακόμα και της διπλής έλικας.

Κατηγορίες:ΒΙΟΛΟΓΙΑ, ΧΗΜΕΙΑ

Ετικέτες: DNA, Erwin Chargaff, Francis Crick, Η ΑΣΚΗΣΗ ΤΗΣ ΕΒΔΟΜΑΔΑΣ, PHYSICS, Rosalind Franklin, Watson