00:00:05.21 Hei. Jeg kommer til å snakke med deg om semi-konservative
00:00:10.01 replikasjon av DNA. Ikke så mye om de tekniske detaljene, men om hvordan Frank Stahl og jeg
00:00:16.19 endte opp med å gjøre eksperimenter som viste at DNA
00:00:20.20 replikater av to kjeder som kommer fra hverandre,
00:00:23.10 hvert å lage en ny kopi, og deretter får du to,
00:00:27.10 som hver har en gammel kjede og en ny en.
00:00:30.,24It er vanskelig å vite hvor man skal begynne enhver spesiell historie
00:00:34.06 men la meg starte med publisering i 1953
00:00:38.00 av papiret av Watson og Crick. Det var faktisk to artikler
00:00:41.29 i Naturen. Det første var om struktur
00:00:45.01 som var basert på modellen bygningen, og en liten bit av informasjon fra røntgen diffraksjon
00:00:50.15 X-ray diffraksjon absolutt ikke fortelle deg strukturen.
00:00:54.09 Det fortalte du noe om å gjenta avstand langs helix.
00:00:58.14 Det fortalte deg at det var en helix og svært lite mer.
00:01:02.,05The modell bygningen ble modellbygging,
00:01:04.27 så strukturen absolutt ikke var bevist.
00:01:07.13 Dette var et forslag, og mange mennesker trodde ikke det
00:01:10.20 eller kanskje ikke engang betale noen oppmerksomhet til det.
00:01:13.10 andre papir foreslått hvordan molekylet kan replikere. De to kjedene ville separat, hver skulle guide på overflaten
00:01:22.26 dannelsen av en ny kjede, så du vil
00:01:25.11 ende opp med to doble helices, hver og en har
00:01:28.03 en av de gamle kjeder og en splitter ny kjede.
00:01:30.23 Som kalles semi-konservative replikering.,
00:01:33.20 Ved Caltech, Maks Delbruck som visste Jim Watson og var i korrespondanse med ham
00:01:40.01 var pessimistisk om dette replikering ordningen.
00:01:44.05 Pessimistisk om semi-konservative replikering.
00:01:47.07 kjedene var tvinnet rundt hverandre, så for å få dem fra hverandre
00:01:50.19 med mindre du bryter dem, ville du trenger å slappe av grunnleggende dobbel helix
00:01:55.18 å få de to armene separat.
00:01:56.27 Maks trodde dette ville være umulig, hydronamically umulig.
00:02:01.11 Og så han foreslo at kanskje de to kjedene er atskilt av et system av
00:02:05.,21breaking hvert flere nukleotider sammen
00:02:09.12 kjeden. Og han og Gunther Stent publisert en artikkel
00:02:12.17 som foreslått tre ulike metoder for DNA replikasjon.
00:02:15.27 Semi-konservative, som Watson og Crick hadde spådd,
00:02:19.29 konservative, der minst konseptuelt kanskje var det
00:02:22.28 en måte som en dobbel helix kunne veilede dannelsen av
00:02:26.09 en annen dobbel helix akkurat som det nærliggende
00:02:28.19, så du ville aldri ha for å skille kjeder i det hele tatt.
00:02:33.,01You vil ha en helt ny dobbel helix og en helt gamle dobbel helix, og som ville
00:02:37.02 være lov replikering.
00:02:39.12 Og deretter anvendelse, den tredje vei, bryte enkelt kjeder, separate biter, og deretter sette alt sammen igjen.
00:02:47.18 jeg besøkte Maks på sitt kontor. Jeg var i Kjemi.
00:02:52.24 jeg var en student av Linus Pauling.
00:02:55.01 Max var over i Biologi, og han fortalte meg
00:02:57.04 om dette problemet, og det slo meg at det kanskje kunne man
00:03:01.17 gjøre et eksperiment for å finne ut av modus for replikasjon av DNA
00:03:06.,04based på bruk av tunge isotoper.
00:03:08.15 jeg skulle ønske jeg hadde tid til å fortelle deg om hvorfor jeg tenkte på tunge isotoper
00:03:12.08 men det har å gjøre med å ta et kurs som var en del av flaks
00:03:16.11 Linus Pauling kurs på arten av kjemisk binding.
00:03:19.10 som deuterium og hydrogen obligasjoner spilt en viktig rolle.
00:03:23.17 Likevel, tanken var å merke DNA med noe tungt,
00:03:29.00 jeg tror ikke jeg tenkte på, å ja, det var deuterium jeg tenkte på den gangen.
00:03:33.,05Then til å merke det ved å dyrke bakterier eller fager
00:03:37.11 i heavy medium, deuterium, middels,
00:03:40.00 og deretter slå vekst til lys medium
00:03:42.15 og deretter sette alt dette i sentrifugen og ser så se hvor det
00:03:45.20 DNA-gikk-opp til toppen hvis du justere tetthet høyre
00:03:49.12 hvis det var lett, ned til bunnen hvis det var tungt,
00:03:54.03 og i midten hvis det var halvparten av tunge og halvparten lys.
00:03:57.05 Det er en overforenkling, men det er sånn jeg tenkte på det eksperimentet
00:04:01.09 på den tiden., Dette var rundt en gang i 1954.
00:04:05.14 deretter gikk jeg til Woods Hole som lærerassistent
00:04:08.25 for Jim Watson (han hadde levd på Caltech forrige term)
00:04:14.02 i fysiologi kurs.
00:04:17.13 Og en dag som lærerassistent i dette kurset
00:04:20.17 Jim Watson og Sydney Brenner, som var undervisning i emnet,
00:04:24.11 var i et rom ovenpå, i en bygning kalt Lillie bygning, og det Marine Biologiske Lab,
00:04:30.24 og Jim så ut gjennom vinduet, og pekte ned på et tre
00:04:33.,18under som ble sittende en mann som var, du kunne ikke fortelle fra en avstand,
00:04:38.05 men han var selger gin og tonic.
00:04:40.18 Han hadde en stor mugge med gin og en stor ting av tonic, og litt is og noen glass, og noen av lind,
00:04:45.22, og han ville selge gin og tonic til forbipasserende, og med den fortjeneste han kunne kjøpe noen gin og tonic for seg selv.
00:04:51.06 Det ble kalt gin og tonic treet.
00:04:53.29 Men Jim sa at denne fyren tenkte ganske mye på seg selv,
00:04:57.15 så la oss gi ham en skikkelig tøff eksperiment å gjøre i Fysiologi klasse,
00:05:02.,14the berømte Hershey-Chase eksperiment gjort av to personer over en periode av tid,
00:05:06.02 Hershey og Chase, og se om Stahl kunne du gjøre alt på en ettermiddag
00:05:08.28 av seg selv. Vel, jeg trodde det var ganske råtten til gjengen opp på denne stakkars fyren
00:05:13.13 Så jeg gikk ned og introduserte meg for ham og fortalte ham hva som lå i vente for ham.
00:05:18.07 Og han fortalte meg hva han gjorde i phage genetikk
00:05:21.07, og at han ville være på Caltech neste år.
00:05:23.28 Så vi ble enige om å prøve å gjøre dette eksperimentet sammen, oss selv, på hvordan DNA replikeres
00:05:29.,03when han fikk Caltech. Jeg måtte avslutte min X-ray crystallography første
00:05:33.25 før Frank ville la oss starte fordi han sa det ville være bra for karakteren min å gå foran og starte et nytt prosjekt
00:05:40.14 når jeg ikke hadde ferdig med min avhandling arbeid,
00:05:43.03 som var X-ray crystallography.
00:05:44.19 Endelig fikk jeg X-ray crystallography gjort
00:05:47.21 og vi kunne starte eksperimentet.
00:05:50.05 Frank og jeg bestemte meg for at vi skulle utvikle metode
00:05:52.26 for å gjøre dette tetthet gradient sentrifugering
00:05:55.,24og så vi brukte ganske lang tid, mer enn et år,
00:06:00.00 å utvikle en metode som kan skille makromolekyler i en tetthet gradient.
00:06:04.09 Og å gjøre det vi setter i ren DNA
00:06:07.03 inn i en sentrifuge og slo den på for å se hva som skjedde
00:06:10.16 og til vår store overraskelse en tetthet gradient var å danne
00:06:14.20 foran øynene våre.
00:06:16.14 Dette var fordi cesium ion er ganske tung, ganske tett, og det
00:06:22.10 har en tendens til å slå seg til bunnen i en kraftig sentrifugal feltet
00:06:26.,09and diffusjon ønsker det til å gå opp igjen for å fordele det
00:06:29.25 og i likevekt du har en tetthet gradient der det er mer cesium klorid
00:06:34.25 nederst enn øverst.
00:06:36.27 Og så tetthet gradient skjemaer automatisk.
00:06:40.08 Vi hadde ikke forventet dette.
00:06:41.13 Vi så det skje, vi trodde vi ville ha til å lage en utført tetthet gradient
00:06:45.00 i sentrifugen celle
00:06:49.00 men sentrifuger i seg selv gjør tettheten gradient.
00:06:51.,14So for å gjøre en lang historie kort, vi vokste bakterier i tunge nitrogen medium
00:06:57.14 og så etter mange generasjon av vekst, slik at alt skulle
00:07:01.26 være merket med mye nitrogen, vi byttet bakterier, sentrifugering dem og resuspending dem
00:07:07.25 i en lys, medium og tok prøver på ulike tidspunkter.
00:07:11.26 Det første eksperimentet Frank hadde advart meg at jeg ville mikse det opp hvis jeg gjorde begge retninger på en gang,
00:07:18.14 hvis jeg gjorde tungt til lys og lys til tungt.
00:07:20.16, Og jeg sa, «nei, jeg skal farge kode rør,» og jeg blandet det helt opp.
00:07:25.,25So var det uklart nøyaktig hvilke rør som var. Det andre eksperimentet
00:07:30.28 vi merket eksperiment nummer én, og det er det vi har publisert,
00:07:35.14 sammen med eksperiment nummer 2, som var en gjentakelse.
00:07:38.23 Og hva vi fant selvfølgelig var at
00:07:42.09 bakterier på en generasjon hadde bare én form for DNA.
00:07:46.25 Det hadde en tetthet halvveis mellom tunge og lette.
00:07:49.26 Og på den andre bakterielle generasjon, det var to typer DNA,
00:07:53.19 halvparten tung, og fullt lys.
00:07:56.27 Nå måtte vi skrive dette papiret opp., Faktisk var vi ganske treg i å skrive det opp
00:08:01.06 og så Maks Delbruck tok oss med til det marine lab
00:08:04.26 i Corona del Mar, og låste oss opp i et tårn rommet.
00:08:08.00 Han bokstavelig talt gjorde. Mary Delbruck, Max ‘ kone, ville bringe oss måltider,
00:08:11.25 men så låste døren igjen,
00:08:15.05 til vi – og det var en skrivemaskin-
00:08:16.13 før vi produsert et utkast til manuskript, som vi gjorde.
00:08:20.06 Men det var et spørsmål hvordan å skrive dette opp.
00:08:22.01 Det var to måter som vi diskuterte.
00:08:24.,20One måte er å starte med en hypotese, den Watson-Crick-hypotesen,
00:08:28.25 og si her er en test, vi gjør dette eksperimentet.
00:08:31.26 og se om det funker på den måten de sa det skulle.
00:08:36.13 Og det er absolutt en måte å gjøre et eksperiment, og Richard Feynman, som var svært nær studenter i disse dager
00:08:41.26 Han ville komme over til vår parter, og så videre. Han tenkte at vi skulle skrive det opp på den måten.
00:08:47.08 Den andre veien ville være å skrive ned nøyaktig hva eksperimentet sa, ikke mer, ikke mindre
00:08:53.,19without referanse til noen hypoteser på alle,
00:08:56.00 og så helt til slutt si om det kan være enig med noen hypotese.
00:09:00.15 Vi valgte den siste måte, dels fordi vi tenkte, vel, hvis du prøver å teste en hypotese,
00:09:07.01 den eneste måten å virkelig være sikker på at du kommer til å være rett
00:09:10.03 er å vite alle mulige hypoteser.
00:09:13.26 Og siden ingen kan vite alle mulige hypoteser
00:09:16.06 bare fordi eksperimentet vil kanskje være enig med en av dem
00:09:18.29 ikke bevise at det er riktig hypotese.
00:09:21.,02There kan være en annen som eksperimentet er enig med
00:09:24.20 Så det virket for oss mer elegant for å skrive vår papir fra
00:09:27.21 opp i form av underenhetene, og bare på slutten si,
00:09:30.19″ah, disse underenhetene kan være det eneste kjeder av Watson-Crick-modellen,»
00:09:35.13 som selvfølgelig var de. Så det er hva vi gjorde.
00:09:37.22 Og så dette diagrammet her viser resultatet i form av underenhetene
00:09:42.10 ikke DNA-kjedene. Det vi gjorde var velsignet av en rekke ulykker.
00:09:48.11 ulykken av å være ved Caltech,
00:09:50.,02the ulykke av å møte hverandre ved Woods Hole,
00:09:52.10 ulykken for å ha Maks Delbruck imponere deg
00:09:55.27 med sin dype pessimisme at DNA kunne ikke muligens replikere
00:09:59.07 den Watson og Crick fungerer slik det gjør.
00:10:02.26 Og til slutt ulykken for å finne ut at sentrifuger seg selv
00:10:06.16 vil gjøre en tetthet gradient, trenger du ikke har til
00:10:09.06 lage en pre-eksisterende.
00:10:11.01 effekten av dette eksperimentet er verdt å si noe om.
00:10:14.13 Når DNA-strukturen ble foreslått, mye
00:10:16.,14of folk trodde ikke det.
00:10:18.01, Og det var ikke mange referanser til det i litteraturen.
00:10:20.18 for det første flere år etter 1953.
00:10:24.04 Tross alt, det var basert på modellen bygningen, som ikke bevise noe.
00:10:27.23 Det så så vakker at noen mennesker var overbevist om
00:10:31.04 at det måtte være riktig, fordi det så så rett.
00:10:34.19 Andre mennesker tror jeg var overbevist om at det ikke kunne være riktig, fordi det så ut for godt til å være sant.
00:10:40.04 I alle fall, det var bare en modell.
00:10:44.,09The bevis fra X-ray diffraksjon var egentlig ikke veldig støttende.
00:10:48.22 Det viste at gjenta avstand var en viss
00:10:52.04 avstand, og at det var spiralformet, men du kunne ikke
00:10:54.14 utlede noen av detaljene fra de tidlige X-ray bilder.
00:10:58.02 jeg tror effekten av eksperimentet ikke var virkelig et funn,
00:11:02.22 Det var en psykologisk effekt. Det gjorde DNA virke ekte. Plutselig kan du
00:11:07.22 se band i en sentrifuge.
00:11:09.27 som ble oppfører seg bare på den måten Watson og Crick sa de skulle.
00:11:14.,02And jeg tror at den viktigste verdien av eksperimentet var
00:11:18.04 at det hadde den psykologiske verdien av overbevisende mye folk
00:11:21.18 at DNA-strukturen måtte være rett.
00:11:24.29 La meg si noe om det molekylet.
00:11:27.20 Dette molekylet i hovedsak gav ordre til en hel periode i utviklingen av molekylær biologi.
00:11:34.12 Her er dette double helix, står det
00:11:36.16, og det er å si, «Her er jeg. Jeg har to kjeder. Gå og finne ut hvordan jeg replikere.»
00:11:41.13″Her er jeg. Jeg har fire typer baser.»
00:11:44.,05″Gå og finne ut hvordan det er konvertert til å lage proteiner.»
00:11:47.26″jeg sitter i kjernen. Proteiner er laget ut i cytoplasma i eukaryotes.»
00:11:52.21″Gå og finne ut hva det er som tar denne beskjed fra meg ut til cytoplasma.»
00:11:56.21″Mine opplysninger blir gjort opp av disse basene endringer en gang i en stund.»
00:12:01.09″Som kalles mutasjon. Gå finne ut hvordan det skjer.»
00:12:04.08″Hver gang på en stund, er det noe som heter genetisk rekombinasjon.»
00:12:08.10″Gå og finne ut hvordan jeg er…»Det jeg prøver å si her
00:12:11.,16is at hvis jeg viste deg en modell av si et polysakkarid,
00:12:14.18 vil den fortelle deg hva eksperimentet du bør gjøre videre?
00:12:17.11 Dette molekylet, DNA, er som the wizard of Oz
00:12:20.11 står det (bortsett fra i motsetning til veiviseren, dette er en sann-molekylet)
00:12:24.04 står der og forteller deg egentlig hele agenda
00:12:29.25 for fremtiden av vitenskap for de neste 20 årene.
00:12:32.07 Nå er det en helt annen stemning og holdning, tror jeg,
00:12:37.03 fra den vitenskapen som gikk før det
00:12:39.15 og den biologiske vitenskapen som kom etter det.,
00:12:42.25 Så det var valuta for denne gang.
00:12:44.06 Det var DNA-molekylet som forteller deg hva problemet var, og hva du hadde å gå ut og løse.