00:00:05.21 Hej. Jag ska prata med dig om den semi-konservativa
00:00:10.01 replikering av DNA. Inte så mycket om de tekniska detaljerna men om hur Frank Stahl och jag
00:00:16.19 slutade göra experimentet som visade att DNA
00:00:20.20 replikerar av de två kedjorna som kommer ifrån varandra,
00: 00: 23.10 varje gör en ny kopia och sedan får du två,
00:00:27.10 var och en har en gammal kedja och en ny.
00:00:30.,24det är svårt att veta var man ska starta en viss historia
00:00:34.06 men låt mig börja med publikationen 1953
00:00:38.00 av tidningen av Watson och Crick. Det fanns faktiskt två papper
00:00:41.29 i naturen. Den första handlade om strukturen
00: 00: 45.01 som baserades på modellbyggnad och lite information från röntgendiffraktion
00: 00: 50.15 Röntgendiffraktionen berättade verkligen inte strukturen.
00:00:54.09 det berättade något om repeteringsavståndet längs helixen.
00:00:58.14 det berättade att det var en helix och mycket lite mer.
00:01:02.,05modellbyggnaden var modellbyggnad,
00:01:04.27 så strukturen var verkligen inte bevisad.
00:01:07.13 detta var ett förslag och många människor trodde inte det
00:01:10.20 eller kanske inte ens uppmärksamma det.
00:01:13.10 det andra papperet föreslog hur molekylen skulle kunna replikera. De två kedjorna skulle separera, var och en skulle styra på sin yta
00: 01: 22.26 bildandet av en ny kedja, så du skulle
00:01:25.11 sluta med två dubbla helices, var och en har
00:01:28.03 en av de gamla kedjorna och en helt ny kedja.
00:01:30.23 som kallas semi-konservativ replikering.,
00:01:33.20 på Caltech, Max Delbruck som kände Jim Watson och var i korrespondens med honom
00:01:40.01 var pessimistisk om detta replikationsschema.
00:01:44,05 pessimistisk om semi-konservativ replikering.
00:01:47.07 kedjorna lindades runt varandra, så att få dem isär
00:01:50.19 om du bryter dem, skulle du behöva varva ner den grundläggande dubbel helix
00:01:55.18 för att få de två armarna separata.
00:01:56.27 Max trodde att detta skulle vara omöjligt, hydronamiskt omöjligt.
00:02:01.11 och så föreslog han att kanske de två kedjorna åtskilda av ett system med
00:02:05.,21 knäcka flera nukleotider längs
00:02:09.12 kedjan. Och han och Gunther Stent publicerade ett papper
00: 02: 12.17 som föreslog tre olika metoder för DNA-replikering.
00:02:15.27 Semi-konservativa, som Watson och Crick hade förutspått,
00:02:19.29 konservativa, där åtminstone begreppsmässigt kanske det var
00: 02: 22.28 ett sätt att en dubbel helix kunde styra bildandet av
00: 02: 26.09 en annan dubbel helix precis som det i närheten
00:02:28.19 och så skulle du aldrig behöva separera kedjorna alls.
00:02:33.,01du skulle ha en helt ny dubbel helix och en helt gammal dubbel helix, och det skulle
00:02:37.02 vara handlingen att replikera.
00:02:39.12 och sedan sprida, den tredje vägen, bryta de enskilda kedjorna, separera bitarna och lägg sedan tillbaka allt igen.
00:02:47.18 jag besökte Max på sitt kontor. Jag var i kemi.
00:02:52.24 jag var student i Linus Pauling.
00:02:55.01 Max var över i biologi, och han berättade
00:02:57.04 om detta problem, och det slog mig att kanske man kunde
00:03:01.17 göra ett experiment för att ta reda på läget för replikering av DNA
00:03:06.,04baserat på användningen av tunga isotoper.
00: 03: 08.15 Jag önskar att jag hade tid att berätta om varför jag tänkte på tunga isotoper
00: 03: 12.08 men det hade att göra med att ta en kurs som var en bit av lycka
00:03:16.11 Linus Paulings kurs på naturen av den kemiska bindningen.
00:03:19.10 där deuterium-och vätebindningar spelade en viktig roll.
00: 03: 23.17 ändå var tanken att märka DNA med något tungt,
00:03:29.00 jag tror inte att jag tänkte på, oh ja, det var deuterium jag tänkte på vid den tiden.
00:03:33.,05sedan att märka det genom att odla bakterier eller fager
00:03:37.11 i heavy medium, deuterium medium,
00:03:40.00 och sedan byta tillväxt till light medium
00:03:42.15 och sedan lägga allt detta i centrifugen och titta så se var
00:03:45.20 DNA gick upp till toppen om du justerade densiteten rätt
00:03:49.12 om det var allt ljus, ner till botten om det var allt tungt,
00:03:54.03 och i mitten om det var halv tungt och halvljus.
00:03:57.05 det är en förenkling, men det är så jag tänkte på experimentet
00:04:01.09 vid den tiden., Detta var runt 1954 någon gång.
00: 04: 05.14 jag gick sedan till Woods Hole som undervisningsassistent
00:04:08.25 för Jim Watson (han hade bott på Caltech föregående term)
00:04:14.02 i fysiologi kursen.
00:04:17.13 och en dag som undervisningsassistent i den kursen
00:04:20.17 Jim Watson och Sydney Brenner, som undervisade kursen,
00:04:24.11 var i ett övervåningsrum i en byggnad som heter Lillie building, Marine Biological Lab,
00: 04: 30.24 och Jim tittade genom fönstret och pekade ner på ett träd
00:04:33.,18under som satt en man som var, du kunde inte berätta på avstånd,
00:04:38.05 men han sålde gin och tonic.
00: 04: 40.18 han hade en stor kanna av gin och en stor sak av tonic, och lite is och några glas och några limefrukter,
00:04:45.22 och han skulle sälja gin och tonic till förbipasserande, och med vinsten kunde han köpa lite gin och tonic för sig själv.
00:04:51.06 Det kallades gin och tonic träd.
00:04:53.29 men Jim sa att den här killen tyckte ganska mycket om sig själv,
00:04:57.15 så låt oss ge honom ett riktigt tufft experiment att göra i fysiologi klassen,
00:05:02.,14det berömda Hershey-Chase experimentet gjort av två personer under en tidsperiod,
00:05:06.02 Hershey och Chase, och se om Stahl kunde göra allt på en eftermiddag
00:05:08.28 av sig själv. Jo jag tyckte att det var ganska ruttet att gå upp på den här stackars killen
00:05:13.13 så jag gick ner och presenterade mig för honom och berättade för honom vad som låg i beredskap för honom.
00: 05: 18.07 och han berättade vad han gjorde i phage genetics
00: 05: 21.07 och att han skulle vara på Caltech nästa år.
00:05:23.28 så vi gick med på att försöka göra detta experiment tillsammans, oss själva, om hur DNA replikerar
00:05:29.,03när han kom till Caltech. Jag var tvungen att avsluta min röntgenkristallografi först
00:05:33.25 innan Frank skulle låta oss börja eftersom han sa att det skulle vara dåligt för min karaktär att gå vidare och starta ett nytt projekt
00: 05: 40.14 när jag inte hade avslutat mitt examensarbete,
00: 05: 43.03 som var röntgenkristallografi.
00:05:44.19 slutligen fick jag röntgenkristallografi gjort
00:05:47.21 och vi kunde starta experimentet.
00: 05: 50.05 Frank och jag bestämde att vi skulle utveckla metoden
00:05:52.26 för att göra denna densitet gradient centrifugering
00:05:55.,24och så vi tillbringade ganska lång tid, mer än ett år,
00:06:00.00 utveckla en metod som kan separera makromolekyler i en densitet gradient.
00: 06:04.09 och för att göra det sätter vi in rent DNA
00:06:07.03 i en centrifug och slog på den för att se vad som hände
00:06:10.16 och till vår förvåning bildade en täthetsgradient
00:06: 14.20 framför våra ögon.
00: 06: 16.14 detta berodde på att cesium Jon är ganska tung, ganska tät, och det
00:06:22.10 tenderar att bosätta sig till botten i ett kraftfullt centrifugalfält
00:06:26.,09och diffusionen vill att den ska gå tillbaka upp för att omfördela den
00:06:29.25 och vid jämvikt har du en täthetsgradient där det finns mer cesiumklorid
00:06:34.25 nära botten än nära toppen.
00: 06: 36.27 och så bildar densitetsgradienten automatiskt.
00:06:40,08 vi förväntade oss inte detta.
00:06:41.13 vi såg det hända, vi trodde att vi skulle behöva göra en förformad täthetsgradient
00:06:45.00 i centrifugcellen
00:06: 49.00 men centrifugen själv gör densitetsgradienten.
00:06:51.,14så för att göra en lång historia kort, vi växte bakterier i tunga kväve medium
00:06:57.14 och sedan efter många generation av tillväxt, så att allt skulle
00:07:01.26 märkas med tung kväve, vi bytte bakterier, Centrifugera dem och blanda dem
00:07:07.25 i ett lätt medium och tog prover vid olika tidpunkter.
00: 07: 11.26 det första experimentet Frank hade varnat mig att jag skulle blanda upp det om jag gjorde båda riktningarna på en gång,
00:07:18.14 om jag gjorde tung mot ljus och ljus till tung.
00: 07: 20.16 och jag sa, ”nej, jag ska färgkoda rören,” och jag blandade upp det helt.
00:07:25.,25så det var oklart exakt vilka rör som var vilka. Det andra experimentet
00:07:30.28 vi märkt experiment Nummer ett och det är vad vi publicerade,
00:07:35.14 tillsammans med experiment nummer 2, som var en upprepning.
00:07:38.23 och vad vi fann naturligtvis var att
00:07:42.09 bakterierna vid en generation hade bara en typ av DNA.
00:07:46.25 den hade en densitet halvvägs mellan tung och lätt.
00: 07: 49.26 och vid den andra bakteriegenerationen fanns det två typer av DNA,
00:07:53.19 halv tung och helt lätt.
00: 07: 56.27 nu var vi tvungna att skriva upp detta papper., Egentligen var vi ganska trög i att skriva upp
00:08:01.06 och så Max Delbruck tog oss till marine lab
00:08:04.26 på Corona Del Mar, och låste oss upp i ett torn rum.
00:08:08.00 gjorde han bokstavligen. Mary Delbruck, Max fru, skulle ge oss måltider,
00: 08: 11.25 men sedan låste dörren igen,
00: 08: 15.05 tills vi-och det fanns en skrivmaskin –
00:08:16.13 tills vi producerade ett utkast manuskript, vilket vi gjorde.
00:08:20.06 men det fanns en fråga hur man skriver upp detta.
00:08:22.01 det fanns två sätt som vi diskuterade.
00:08:24.,20ett sätt är att börja med en hypotes, Watson-Crick-hypotesen,
00: 08: 28.25 och säga här är ett test, vi gör detta experiment.
00:08:31.26 och se om det fungerar som de sa att det borde.
00: 08: 36.13 och det är verkligen ett sätt att göra ett experiment, och Richard Feynman, som var mycket nära studenter i dessa dagar
00:08:41.26 han skulle komma över till våra fester och så vidare. Han tyckte att vi skulle skriva upp det på det sättet.
00: 08: 47.08 det andra sättet skulle vara att skriva upp exakt vad ditt experiment sa, inte mer, inte mindre
00:08:53.,19utan hänvisning till några hypoteser alls,
00:08:56.00 och sedan i slutet säga om det kan komma överens med någon hypotes.
00: 09: 00.15 vi valde det sista sättet, delvis för att vi trodde, ja, om du försöker testa en hypotes,
00:09:07.01 det enda sättet att verkligen vara säker på att du kommer att vara rätt
00:09:10.03 är att veta alla möjliga hypoteser.
00:09:13.26 och eftersom ingen kan känna till alla möjliga hypoteser
00:09:16.06 bara för att ditt experiment kan komma överens med en av dem
00:09:18.29 bevisar inte att det är rätt hypotes.
00:09:21.,02det kan finnas en annan som ditt experiment håller med
00:09:24.20 så det tycktes oss mer elegant att skriva vårt papper
00:09:27.21 upp när det gäller underenheter, och bara i slutet säga,
00:09:30.19″ah, dessa underenheter kan vara de enda kedjorna i Watson-Crick-modellen,”
00: 09: 35.13 vilka naturligtvis var de. Så det är vad vi gjorde.
00:09:37.22 och sedan visar detta diagram här resultatet när det gäller underenheter
00:09:42.10 inte DNA-kedjor. Det vi gjorde välsignades av många olyckor.
00:09:48.11 olyckan att vara på Caltech,
00:09:50.,02the olycka i mötet med varandra vid Woods Hole,
00:09:52.10 olyckan av att ha Max Delbruck imponera på dig
00:09:55.27 med sin djupa pessimism som DNA eventuellt inte kunde replikera
00:09:59.07 Watson och Crick arbeta på det sätt det gör.
00: 10: 02.26 och slutligen olyckan med att ta reda på att centrifugen själv
00: 10: 06.16 kommer att göra en täthetsgradient, du behöver inte
00: 10: 09.06 göra en befintlig.
00:10:11.01 effekten av detta experiment är värt att säga något om.
00:10:14.13 när DNA-strukturen föreslogs, mycket
00:10:16.,14 av människor trodde det inte.
00:10:18.01 och det fanns inte mycket referenser till det i litteraturen.
00:10:20.18 för de första åren efter 1953.
00:10:24.04 det var trots allt baserat på modellbyggnad, vilket inte bevisar någonting.
00: 10: 27.23 det såg så vackert att vissa människor var övertygade
00: 10: 31.04 att det måste vara rätt eftersom det såg så rätt.
00:10:34.19 andra människor jag tror var övertygade om att det inte kunde vara rätt eftersom det såg för bra för att vara sant.
00:10:40.04 i alla fall var det bara en modell.
00:10:44.,09beviset från röntgendiffraktionen var verkligen inte särskilt stödjande.
00:10:48.22 det visade att repetera avståndet var en viss
00:10:52.04 avstånd och att det var spiralformigt, men du kunde inte
00:10:54.14 härleda någon av detaljerna från de tidiga röntgenbilderna.
00:10:58.02 jag tror att effekten av vårt experiment var egentligen inte en upptäckt,
00:11:02.22 det var en psykologisk effekt. Det fick DNA att verka äkta. Plötsligt kunde du
00:11:07.22 se band i en centrifug.
00: 11: 09.27 som betedde sig precis som Watson och Crick sa att de borde.
00:11:14.,02och jag tror att huvudvärdet av experimentet var
00: 11: 18.04 att det hade det psykologiska värdet av att övertyga många människor
00:11:21.18 att DNA-strukturen måste vara rätt.
00:11:24.29 Låt mig säga något om den molekylen.
00:11:27.20 denna molekyl gav i huvudsak order till en hel period i utvecklingen av molekylärbiologi.
00: 11: 34.12 här är denna dubbla helix, står där,
00: 11: 36.16 och det säger, ” Här är jag. Jag har två kedjor. Ta reda på hur jag replikerar.”
00:11:41.13″här är jag. Jag har fyra typer av baser.”
00:11:44.,05 ” gå räkna ut hur det omvandlas till att göra proteiner.”
00:11:47.26″jag sitter i kärnan. Proteiner framställs i cytoplasman i eukaryoter.”
00:11:52.21 ” gå och ta reda på vad det är som tar denna information från mig till cytoplasman.”
00:11:56.21″min information som består av dessa baser ändras då och då.”
00:12:01.09″Som kallas mutation. Gå och räkna ut hur det händer.”
00:12:04.08″då och då finns det något som kallas genetisk rekombination.”
00:12:08.10 ” gå räkna ut hur jag är…”Vad jag försöker säga här
00:12:11.,16är att om jag visade dig en modell av säga en polysackarid,
00:12:14.18 skulle det berätta vilket experiment du ska göra härnäst?
00: 12: 17.11 denna molekyl, DNA, är som Trollkarlen från Oz
00: 12: 20.11 står där (utom till skillnad från guiden, detta är en sann molekyl)
00:12:24.04 står där och berättar väsentligen hela agendan
00:12:29.25 för vetenskapens framtid för de kommande 20 åren.
00:12:32.07 nu är det en helt annan stämning och attityd, tror jag,
00:12:37.03 från vetenskapen som gick före det
00:12:39.15 och den biologiska vetenskapen som kom efter det.,
00:12:42.25 så det var valuta för denna tid.
00:12:44.06 det var DNA-molekylen som berättade vad problemen var och vad du var tvungen att gå ut och lösa.