✨DNA : Hành Trình Khám Phá Cấu Trúc Chuỗi Xoắn Kép

Đây là tự truyện của James Watson – người đồng khám phá ra cấu trúc xoắn kép của DNA

Nếu bạn tò mò về khám phá được coi là vĩ đại nhất thế kỷ 20 được phát hiện như thế nào, nếu bạn tò mò về trung tâm học thuật của thế giới những năm 1940-50, một trong những nơi giành nhiều giải Nobel Sinh Y học nhất, đây chắc chắn là cuốn sách dành cho bạn.

“Được xuất bản vào năm 2012 để đánh dấu 50 năm kể từ khi giải Nobel được trao cho Watson và Crick về công trình khám phá cấu trúc DNA, một ấn bản với chú thích và minh họa của cuốn sách kinh điển này mang đến những hiểu biết mới về mối quan hệ cá nhân giữa James Watson, Frances Crick, Maurice Wilkins, Rosalind Franklin. Những câu chuyện liên quan được người trong cuộc thuật lại đầy chi tiết, giúp khắc họa chân dung các nhà khoa học cũng như đời sống, suy tư hay cảm xúc của họ trong quá trình làm việc nghiên cứu.

Cấu trúc của DNA là một cuộc đua ngầm bắt đầu từ thời điểm Oswald Avery và cộng sự ở Đại Học Rockefeller, New York, làm thí nghiệm chứng minh DNA mang thông tin di truyền (trước đó người ta tin là protein mới là chất quyết định di truyền). Cuộc đua tìm kiếm ‘mật mã của sự sống’ còn ảnh hưởng cả đến thế giới khoa học nói chung, nhất là từ thời nhà vật lý vĩ đại người Áo Erwin Schrödinger. Có ít nhất 3 nhóm lúc đó dồn tâm sức vào cuộc đua này.

Nhóm thứ nhất ở King’s College (London) với điểm tựa chính là kỹ thuật X-ray crystallography, tuy nhiên không phải ai cũng có khả năng làm ra những bức ảnh X-ray chất lượng và ngay cả khi có những hình ảnh tuyệt đẹp (như của Rosalind Franklin và Maurice Wilkins) thì không phải ai cũng giải thích và mô hình hoá được nó.

Nhóm thứ hai là Linus Pauling ở Caltech là người đầu tiên nhận ra cấu trúc xoắn (helical) ở protein (giải Nobel hoá học năm 1958), và có lẽ ông đã phát hiện ra cấu trúc này ở DNA nếu ông không lỡ chuyến tàu qua Anh, lỡ luôn dịp chứng kiến bức ảnh X-ray của Wilkins và Franklin. Pauling công bố cấu trúc của DNA 2 tháng trước Watson và Crick, nhưng cấu trúc đó là sai (ông cho rằng nó là triple helix).

Nhóm cuối cùng và là những người chiến thắng là nhà khoa học thiên tài người Anh Francis Crick (người được coi là cha đẻ của ngành sinh học phân tử hiện đại) và một trong những người có ảnh hưởng nhưng cũng đầy mâu thuẫn, tác giả cuốn sách, nhà khoa học người Mỹ James Watson. Một trong những điểm đáng chú ý là Watson và Crick không hề có dự án về cấu trúc DNA, họ đơn giản là tò mò và quyết tâm theo đuổi nó bằng mọi giá. Erwin Chargaff là người phát hiện ra tỷ lệ của các nucleic acid trong DNA luôn cân bằng giữa Adenine và Thymine, Guanine và Cytosine. Sau khi chứng kiến seminar về phát hiện này vào năm 1952, Watson và Crick nghĩ ngay đến mô hình pairing trong cấu trúc DNA (A-T, G-C), một trong những điểm chính thúc đẩy họ xây dựng cấu trúc xoắn kép. Bức ảnh X-ray của Franklin là bức ảnh đơn giản nhưng có chất lượng nhất về cấu trúc tinh thể của DNA, nó chỉ ra rõ ràng cấu trúc xoắn (helical) ở DNA. Vì nhiều lý do mà Franklin và Wilkins đã không mô hình hóa được DNA dù họ là những người đầu tiên nhìn thấy bức ảnh X-ray này. Như vậy, Watson và Crick đã có hai bằng chứng quan trọng về cấu trúc DNA, đó là cơ chế ghép cặp (pairing) giữa A-T và C-G và cấu trúc xoắn của hai trục tinh thể. Tuy nhiên, họ chỉ hoàn chỉnh nó sau khi Jerry Donohue chỉ cho họ hydrogen chính là cầu nối A-T và C-G.

Cấu trúc xoắn kép của DNA được khám phá chính thức vào năm 1953, công trình thắng giải Nobel chín năm sau đó (1962) và ảnh hưởng của nó là vô tận. Ví dụ như nó chỉ ra cơ chế sao chép của tế bào của Watson và Crick dự đoán (và được chứng minh hoàn toàn sau đó), giải thích sự sống, tạo ra ngành sinh học phân tử và công nghệ sinh học như hiện nay.”

Theo TS Đinh Quang Huy