В 40-х годах разрабатывали все более и более точные методы определения пуриновых и пиримидиновых оснований в нуклеиновых кислотах. В 40—50-х годах было проведено множество аналитических исследований нуклеиновых кислот с применением современных точных физических, физико-химических и химических методов: распределительной и ионообменной хроматографии, ионофореза, оптических методов и т. д. Эти работы привели к пересмотру второго положения, отличающего класс нуклеиновых кислот от белков — положения о монотонности, их полинуклеотидных цепей. Были изменены представления и об их биологической роли.
Наиболее значительный вклад в исследования нуклеиновых кислот внес американский химик Э. Чаргафф. В конце 40-х —начале 50-х годов его лаборатория количественно определила содержание пуриновых и пиримидиновых оснований в препаратах ДНК, полученных из самых различных источников. Было показано, что ДНК разных организмов отличаются по своему составу, т. е. обладают видовой специфичностью. Э. Чаргафф установил также некоторые закономерности в содержании пуриновых и пиримидиновых оснований в препаратах ДНК. Эти закономерности были сформулированы им в положениях, получивших впоследствии наименование правил Чаргаффа:
1. Сумма пуриновых оснований равна сумме пиримидиновых оснований (Пур=Пир, или Пур/Пир—1).
2. Содержание аденина равно содержанию тимина (AeT, или А/Т=1).
3. Содержание гуанина равно содержанию цитозина (Г=Ц, или Г/Ц=1).
4. Суммарное содержание гуанина и тимина равно суммарному содержанию аденина и цитозина (Г+Т=А+Ц, или (Г+Т)/(А+Ц)=1).
5. ДНК из различных источников могут отличаться повышенным содержанием суммы аденина и тимина над суммой гуанина и цитозина (А+Т>Г+Ц). Это так называемый АТ-тип ДНК. Другой тип отличается повышенным содержанием гуанина и цитозина по отношению к аденину и тимину (Г+Ц>А+Т). Это ГЦ-тип ДНК. Следовательно, нуклеотидный состав ДНК может у различных видов меняться только по значению указанных выше соотношений.
Об экспериментах, приведших к выводу правил Чаргаффа, А. Н. Белозерский писал: «Эти работы Чаргаффа следует назвать эпохальными, так как они открыли новую страницу в биологии и, в сущности говоря, явились основополагающими для развития нового направления в биологической науке — молекулярной биологии»1. Основанием для такого заключения стало то обстоятельство, что правила Чаргаффа явились ключом к созданию знаменитой «двойной спирали»—модели молекулы ДНК.
Первые рентгенограммы ДНК получил в 30-х годах У. Астбери, который предполагал, что в ДНК, как и в фибриллярных белках, существует упорядоченность вдоль нити полинуклеотида. Дифракционная картина оказалась размытой из-за большого обилия деталей, поэтому измерить рефлексы л определить структуру ДНК было невозможно.
В конце 30-х годов в Дании под руководством Н. Бора собирался семинар биологов. В нем участвовали крупные биологи, физики и генетики, в том числе М. Дельбрюк, У Астбери, Э. Шредингер и др. На этом семинаре обсуждала проблему строения генетического материала, т. е. пытались выработать предварительное заключение о том, что федставляет собой ген — мельчайшая частица, обусловливающая передачу наследственных признаков. Было сделано заключение, что эта частица имеет молекулярные размеры, она нитевидна (т. е. представляет собой полимерную нить) и скорее всего спиральна по своей структуре. Через несколько лет Э. Шредингер в своей книге «Что такое жизнь с точки зрения физики» ввел представление о коде, в котором записана генетическая информация. Таким образом некоторые исходные положения молекулярной биологии формировались еще в конце 30-х —начале 40-х годов.
|