DNA'nın Öyküsü

James D. Watson’un kendi anılarını yazdığı, TÜBİTAK’ın Popüler Bilim Kitapları dizisinden, “İkili Sarmal, DNA Yapı Çözümünün Öyküsü” adlı kitapta, önsözü yazan Sir Lawrence Bragg’ın deyişiyle, “Watson ve Crick’in DNA’yı çözümlemesi, tüm biyolojik sonuçları ile birlikte yüzyılımızın en büyük bilimsel olaylarından biridir’. 

Bu başarı 1962 yılında Nobel ödülü ile değerlendirilmiş, proteinlerle birlikte kromozomları oluşturan, nesilden nesile kanıtlanan bu dinamik molekülün açıklanması, canlılığı anlamaya yönelik pek çok çalışmanın temelini oluşturmuştur.

Ya tek bir insan korkunç bir sabır ve beyin gücüyle, ömrü boyunca fizik, kimya, biyolojinin temellerini öğrenecek, ölmeden önce belki, bir dünya sorununu çözebilecek ya da çok sayıda bilim adamı birbirlerine bildiklerini aktara aktara bir sonuca gidecekler. Bence dünyanın gizemlerini çözme yolunda bu mutlaka gerekli. Bu insani alışveriş, tüm kıskançlık, kızgınlık, sevinç ve heyecanıyla birlikte mutlaka gerekli. Ve Bilim, Watson’un kaydettiği gibi “Dışardan insanların sandığı şekilde, doğrudan mantıklı bir biçimde ilerlemiyor. Tam tersine bilimin ileriye, bazen de geriye, doğru olan adımları çoğunlukla kişiliklerin ve kültürel geleneklerin rol oynadığı son derece insani olaylardır”.

Fakat biz, hep büyük buluşların sahibi olan bilim adamlarını ulaşılmaz, çok farklı insanlar olarak düşünür, belkide kendimizle hiçbir ortak yön bulamayız. Oysa, bir tatil, bir sevgili, güzel bir yemek, bir dost sohbeti, daha iyi bir ev gibi sıradan bir yaşamdaki güzellik ve kaygılar taşıdıklarına tanık olmak insana büyük bir keyif veriyor. Onlarla herhangi bir yaşam kesitinde ufacık bir özdeşleşme bile insana güç sağlıyor. Hele insanlığın genetik havuzunun önemini kavramak, hiç bir düşüncenin beyinlerde kalmaması gerektiğine inanmak (belki de biyolog olmak) insana tatlı bir ayrıcalık veriyor.

James Watson, Francis Crick’le ilk kez Cambridge’de karşılaşmış ve DNA’nın proteinlerden daha önemli olduğu düşünen biriyle tanışmanın kendisi için bir şans olduğunu düşünmüştü. Francis ve eşinin politika ve din ile ilgileri yok gibi görünüyordu. Hatta din, Francis’e göre, geçmiş kuşaklara ait bir hata idi, günümüzde de sürdürülmesi gereksizdi. Bu ilgisizliğin nedeni belki de karanlığını unutmak istedikleri savaştı. Times dergisinden çok, moda dergisi Vogue ilgisini çekiyordu. Kalıtsal özelliklerin bir bakteri hücresinden diğerine, arıtılmış DNA molekülleri ile geçtiği zaten önceden kanıtlanmıştı. Ama bu DNA’ların ne biçim bir yapılarının olduğu nükleotidlerden oluşmaları dışında bilinmiyordu. Bu işe giriştiklerinde ellerinde sadece x-ışını kullanımı ile alınmış DNA resimleri vardı. Olayın özünde, DNA molekülündeki polinükleotid bağlarının sayısı hakkında karar vermek gizliydi. Tüm sorun, DNA ipliklerinin merkezi eksen etrafında döndükleri açı ve yarı-çaptı. Belki de bir polinükleotid zinciri en güzel nasıl kıvrılır diye düşünseler, çözüm daha kolay olabilecekti. Günleri modelleriyle oynamakla geçiyordu. Daha önce Linus Pauling, peptid bağının düz olduğu bilgisini bularak alfa sarmalını takır takır çözmüştü. DNA’nın birbirini izleyen nükleotidleri bir arada tutan fosfodiester bağlarının çeşitli şekillerde bulunabileceğini gösteren bir sürü işaret vardı. Aslında Francis’in tez konusu, farklı yoğunluklarda tuz çözeltilerine atılan hemoglobin kristallerinin küçülme biçimleri idi. DNA kimyasındaki bazı garip düzensizlikler daha önce düşünülmüş, Chargaff tarafından pürin ve pirimidin bazlarının birbirine oranları çıkartılmıştı. Adenin moleküllerinin sayısı timin molekülüne, guanininde sitozine sayıları çok yakındı. Bundan sonra Francis, adenin ve timin yüzeylerinin birbirine yapışması gerektiğini anladı. Önceleri 4 baz arasındaki kimyasal farklılıkları bilmiyordu. Watson’un ise bilimsel yaşamı “bakterilerin cinsel hayatları” ile başlamıştı. Fakat, artık her ikisi için de DNA molekülü daha cazip bir sorun olarak duruyordu. Watson ve Crick, Linus Pauling’in oğlu Peter’den zaman zaman babasının çalışmaları hakkında bilgi alıyorlar ve bu olgun bilim adamıyla DNA’yı çözme yarışında varolabileceklerini düşünüyorlardı. Pauling’in, saç proteini keratinde, alfa sarmalının kıvrılması şemaları ile meşgul olması iyi bir haberdi. Daha sonra Peter, babasının çalıştığı DNA modelinin, şeker fosfat iskeleti ortada olan üç zincirli bir sarmal olduğunu söyleyecekti. Watson, Linus’un bu modelinde fosfat gruplarının iyonlaşmamış olduğunu fark etti.Her grubun bağlı bir hidrojen atomu vardı ve bu yüzden de elektrik yükü yoktu. Yani, Pauling’in nükleik asidi hiçte asit değildi. Üstelik yüksüz fosfat grupları modelin önemsiz bir ayrıntısı da değildi. Oysa Watson’un nükleik asit kimyası hakkında bilgisi, fosfat gruplarında bağlı H atomları bulunmadığını söylüyordu. 0 güne dek hiç kimse DNA’nın orta kuvvette bir asit olduğundan kuşkuya düşmemişti. Bu durumda Linus’un bazı temel kimya verilerini bile atlamış olmasından, büyük keyif duydu ve yarışta halen varolduğunu düşünmeye başladı. Watson, düzgün bir polimer molekülü için en basit biçimin sarmal olduğuna inanıyordu. Ve, DNA’nın eksen boyunca her 34 A”de bir kendini tekrarlayan bir sarmal olduğunu kanıtlayacak şekilde taslaklar çizmeye başladı. Bu arada Crick’de her ne kadar fizikçiyse de biyolojide önemli şeylerin çiftler halinde ortaya çıktığına inanmıştı. Bir yıldan fazladır bazların düzenli H bağları oluşturma olasılığını göz ardı etmişlerdi.

Başlangıçta, her bazda bir veya daha fazla H atomunun yer değiştirebildiğini görmeleri (tatomerik yer değiştirme) onları, belirli bir bazdaki tüm tatomerik biçimlerin aynı sıklıkla oluştuğu sonucuna götürmüştü. Oysa, bazların hepsi değilse bile büyük bölümü diğer bazlarla H bağları oluşturuyordu ve bu H bağları çok düşük DNA konsantrasyonlarında da bulunmaktaydı. Bu da bağların, aynı molekül içindeki bazları birbirleriyle birleştirdiğine kuvvetle işaret ediyordu. Birde X-ışını kristalografisi sonucu vardı.

Belki de sorunun özü bazlar arasındaki H bağlarını düzenleyen bir kuralda gizliydi. Benzer baz sıralarıyla birbiri etrafında dolaşan iki zincir rastlantısal olamazdı. Böyle bir yapı, her moleküldeki zincirlerden birinin, daha önceki bir aşamada diğer zincirin yapımı için kalıp olarak görev yapmış olduğuna kuvvetle işaret ediyordu. Öyleyse, gen replikasyonu, genin iki benzer zincirin ayrışması ile başlamaktaydı. Daha sonra, bu şekilde ortaya çıkan iki ana kalıp üzerinde, bunlarla aynı olan iki yeni zincir yapılmakta ve böylelikle orijinal moleküle benzer iki DNA molekülü oluşmaktaydı.

Birkaç gün tek bir nükleotid içinde yer alan bütün atomların birbirine göre pozisyonlarını ölçebilmek için çekül ve cetvel kullanmakla geçti. Sarmal simetriye bağlı olarak bir nükleotiddeki atomların yeri, otomatik olarak başka pozisyonları da düzenleyecekti. Ertesi sabah Francis, atomik koordinatları okuyabilmek için, modeli temeli üzerinde sağlamlaştırmaya çalışıyordu. Sir Lawrence Bragg, modelin gen replikasyonuna işaret eden potansiyelini kavradıkça heyecanlanıyordu. 0 sırada kesin X-ışını verilerine sahip olmadıkları için, seçtikleri şeklin tamamen doğru olduğuna emin değillerdi. Hiç değilse, bir tane 2 zincirli, birbirini tamamlayan sarmalın stereo-kimyasal olarak mümkün olduğunu göstermek istiyorlardı. Bu kadar mükemmel bir yapının varolmak zorunda olduğunu söylüyorlardı.

Jerry Cambridge’de onlarla olmasaydı, Rossy’nin X-ışınları sonuçlarını değerlendirmeseler uzun bir süre benzer bazlan bağlamakla uğraşıyor olabilirlerdi. Watson o sıralar sadece 25 yaşındaydı. Linus Pauling iki sarmalın haberini uzaklardayken aldı. Gerçek ve samimi bir heyecan duymuştu. Kendi kendini tamamlayan bir DNA molekülünün çok açık biyolojik avantajları karşısında yarışı kaybettiğini kabul etmişti.