רוזלין פרנקלין: גילוי ה-DNA והסבר לילדים על גנטיקה

רוזלין פרנקלין נולדה ב-25 ביולי 1920 בלונדון, אנגליה, למשפחה יהודית אינטלקטואלית שעודדה לימודים וידע. מגיל צעיר הפגינה כישרון יוצא דופן בתחומי המדע והחליטה להקדיש את חייה למחקר ולמציאת תשובות לשאלות הגדולות של הטבע. 

עם סיום לימודי פיזיקה וכימיה בקולג' ניוהאם, חלק מאוניברסיטת קיימברידג', התמקדה פרנקלין במחקר מדעי מתקדם. בשנת 1951, הצטרפה לצוות מחקר במכון הפיזיולוגי בלונדון, שם התעמקה בחקר מבנה ה-DNA באמצעות טכניקות מתקדמות של קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן על מנת לקבל תמונה מדויקת של המולקולה. תחום חדשני זה הצריך דיוק יוצא דופן ומומחיות טכנית, בהם פרנקלין בלטה במיוחד.

ב-1953, במהלך עבודתה במכון, צילמה פרנקלין את התמונה הידועה כ"תמונה 51" – תמונה קריסטלוגרפית של ה-DNA, שהייתה קריטית להבנת המבנה הכפול (double helix) המפורסם של ה-DNA. תמונה זו חשפה את הסיבוב הספירלי של ה-DNA וסיפקה את הבסיס למודל התיאורטי שהציגו פרנסיס קריק וג'יימס ווטסון.

כדי להבין את תרומתה של רוזלין פרנקלין, נתחיל בשאלה בסיסי: מהו ה-DNA וכיצד הוא קשור לאורגניזמים חיים? אורגניזם חי מתייחס לכל יצור שמסוגל להתרבות, מבני אדם ובעלי חיים ועד חיידקים וצמחים.

ה-DNA, או בשמו המלא חומצה דיאוקסיריבונוקלאית, הוא החומר הגנטי הנמצא בכל תא בגוף שלנו. ה-DNA אחראי לשימור המידע הגנטי ולביצוע כל הפעולות הביולוגיות הדרושות להתפתחות, גדילה ותפקוד של אורגניזמים. לכל אורגניזם חי – בין אם זה אדם, צמח, בעל חיים או אפילו חיידק – יש DNA ייחודי שמכיל את כל המידע שנחוץ לו כדי להיוולד, להתפתח ולחיות.

ה-DNA נמצא בגרעין התא והוא מורכב ממולקולות ארוכות. המולקולות מורכבות מיחידות קטנות שנקראות נוקלאוטידים, אבני הבניין של החומר הגנטי. כל נוקלאוטיד מורכב מ-3 חלקים: 

• סוכר דיאוקסיריבוז – מספק את מבנה השלד
• קבוצת פוספט – יוצרת את עמוד השדרה המולקולרי
• בסיס חנקני – אחד מתוך ארבעה: אדנין (A), תימין (T), גואנין (G) וציטוזין (C)

רוזלין פרנקלין השתמשה בטכניקת קריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן כדי להבין את מבנה ה-DNA. בתהליך זה, קרני רנטגן נשלחות דרך דגימות של חומר (במקרה זה, DNA), אז מנתחים את דפוס הפיזור של הקרניים שנוצר על לוח צילום. דפוסים אלו מאפשרים להסיק על מבנה המולקולה.

פרנקלין הצליחה ליצור תמונה מפורטת של ה-DNA, הידועה בשם תמונה 51. פרנקלין שמה לב לכך שה-DNA מציג מבנה ספירלי, כלומר כמו סליל מסתובב, ושזהו מבנה שניתן לתאר אותו כ"מבנה כפול". לאחר מכן, קריק ווטסון השתמשו במידע הזה כדי להרכיב את המודל המפורסם של ה-DNA, והם זכו להכרה עולמית בזכות התגלית.

כדי להסביר לילדים את מבנה ה-DNA בצורה פשוטה, אפשר לדמיין אותו כאלפבית גנטי שמספר סיפור מיוחד על כל יצור חי. כל "אות" באלפבית הזה היא אחת מארבע אבני בניין שנקראות בסיסים חנקניים – A, T, G, C. כשמחברים את האותיות האלה בצורה מסוימת – A תמיד עם T ו-G תמיד עם C – יוצרים מידע גנטי שמספר את כל הסיפור של איך אורגניזם צריך להתפתח ולהתנהג. בכל פעם שהגוף שלנו צריך ליצור משהו חדש – כמו תאים חדשים או חלבונים – הוא משתמש ב-DNA כדי לקרוא את הסיפור הזה.

ה-DNA שלנו ארוז בתוך התא בצורה מסודרת ומגולגלת, כמו ספר שנשמר בקפידה. כל "ספר" כזה הוא ייחודי ליצור החי שנושא אותו – לאף אחד בעולם אין בדיוק אותו ספר כמו שלנו. כל חלק בסיפור הזה הוא חשוב – יש חלקים שמכתיבים איך אנחנו נראים, איך הגוף שלנו פועל ואפילו איך אנחנו מגיבים למחלות. 

רוזלין פרנקלין הייתה מדענית פורצת דרך שגילתה את המבנה הסלילי הכפול של ה-DNA, תגלית ששינתה את הדרך שבה אנחנו מבינים גנטיקה וביולוגיה. למרות שלא זכתה להכרה בזמן אמת, תרומתה הייתה מרכזית, והעבודות שלה היו הבסיס לתגליות נוספות בתחום. עבודתה פורצת הדרך עזרה לנו להבין את השפה הגנטית הזו, שמספרת את הסיפור של כל יצור חי על פני כדור הארץ.

1. מהו DNA?

ה-DNA הוא החומר הגנטי שמצוי בכל תא בגוף שלנו. הוא מכיל את כל המידע שצריך כדי לבנות את הגוף שלנו, לקבוע איך אנחנו נראים, ולדעת איך כל תא בגוף שלנו צריך לתפקד. אפשר לחשוב עליו כספר הוראות שמסביר לכל תא מה לעשות.

2. איפה נמצא ה-DNA בגוף?

ה-DNA נמצא בתוך כל תא בגוף שלנו, בעיקר בגרעין התא. בגרעין נמצא ה-DNA בצורה מסודרת ומגולגלת.

3. למה ה-DNA חשוב כל כך?

ה-DNA חשוב כי הוא מכיל את כל המידע הגנטי שמסביר איך אנחנו נראים, איך הגוף שלנו עובד ואיך אנחנו גדלים ומתפתחים. הוא גם עוזר לנו להתמודד עם מחלות ולבצע תפקודים חשובים כמו לייצר חלבונים.

4. מה נמצא בתוך ה-DNA?

ה-DNA עשוי ממולקולות שנקראות נוקלאוטידים. כל נוקלאוטיד מורכב משניים או יותר חלקים: סוכר, פוספט ובסיס חנקני. יש ארבעה סוגים של בסיסים חנקניים: אדנין (A), תימין (T), גואנין (G) וציטוזין (C). כל אחד מהם מתחבר עם בסיס אחר בצורה קבועה: A תמיד עם T ו-G תמיד עם C.

5. איך נראה מבנה ה-DNA?

ה-DNA בנוי בצורה של "סליל כפול", או כמו סולם מפותל. כל "שלב" בסולם מורכב מזוג בסיסים חנקניים שמחוברים ביניהם. זהו מבנה חזק ומסודר שמאפשר ל-DNA לשמור את כל המידע בצורה מאורגנת.

6. מה תפקיד הבסיסים החנקניים ב-DNA?

הבסיסים החנקניים ב-DNA הם כמו חברים טובים שתמיד עובדים יחד: א' (A) תמיד מתחבר עם ת' (T), וג' (G) תמיד מתחבר עם צ' (C). בזכות הזוגות הללו, מידע נשמר בצורה מדויקת ומכפיל את עצמו בשעת הצורך.

7. מה זה גן ב-DNA?

גן הוא קטע ב-DNA שמכיל את ההוראות ליצירת חלבון מסוים. חלבונים הם החלקים שבונים את הגוף שלנו ומבצעים את רוב הפעולות בו. כל גן הוא כמו פסקה בסיפור שכותבת "הוראות" ליצירת חלבון מסוים.

8. איך ה-DNA משפיע על איך המראה שלנו?

ה-DNA קובע את התכונות הפיזיות שלנו, כמו צבע העיניים, צבע השיער, גובה ועוד. כל התכונות האלה נשמרות בתוך הגנים שב-DNA, ומועברות בתורשה מהורים לילדים. זו הסיבה לדמיון בינינו ובין ההורים שלנו.

9. האם לכל בעלי החיים יש DNA?

כן, לכל בעלי החיים יש DNA, לא משנה אם זה אדם, ציפור, דג או חיידק. כל אורגניזם חי מכיל DNA שמכיל את כל המידע הגנטי שצריך כדי שהוא יוכל לגדול ולהתפתח בצורה נכונה.

10. איך מדענים יודעים כל כך הרבה על ה-DNA?

מדענים למדו על ה-DNA בעזרת ניסויים וחקירות במשך עשרות שנים. אחד הניסויים החשובים ביותר היה צילום של מבנה ה-DNA בעזרת קרני רנטגן, שחשף שהוא בנוי כמו סליל כפול. מאז, מדענים המשיכו לחקור את ה-DNA ולגלות עוד על איך הוא עובד ואיך הוא משפיע על הגוף שלנו.

בנובאקיד מבינים ששליטה באנגלית בעולם המודרני היא צורך חיוני. רוצים להעניק לילדיכם כלים לשליטה באנגלית? הצטרפו עוד היום לשיעורים מקוונים מותאמים לילדים!

קראו עוד על המדענים המפורסמים: קופרניקוס, ניוטון והוגונג ולמדו על ההמצאות הנפלאות שלהם ששינו את העולם המודרני.