Perlombaan Menemukan Rahasia Kehidupan
Pada pertengahan abad ke-20, para ilmuwan sudah mengetahui bahwa DNA membawa informasi genetik. Penelitian Oswald Avery dan rekan-rekannya pada 1944 menunjukkan bahwa DNA, bukan protein, adalah bahan pewarisan sifat. Namun struktur fisik DNA yang memungkinkan DNA menyimpan dan menyalin informasi masih menjadi misteri.
Beberapa peneliti berlomba memecahkan struktur itu. Di King's College London, Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin menggunakan kristalografi sinar-X untuk mempelajari serat DNA. Di Universitas Cambridge, Francis Crick dan James Watson membangun model berdasarkan data yang tersedia. Linus Pauling di Amerika Serikat juga mengejar struktur yang sama.
Franklin dan Foto 51
Rosalind Franklin adalah ahli kristalografi yang sangat terampil. Bersama mahasiswa doktoralnya, Raymond Gosling, ia menghasilkan gambar difraksi sinar-X DNA yang sangat tajam. Salah satu gambar paling terkenal, yang kemudian disebut Photo 51, diambil pada 1952 dan menunjukkan pola yang konsisten dengan struktur heliks.
Franklin juga menghitung parameter penting, seperti jarak antar-basa dan susunan gula-fosfat. Kesimpulannya mendukung struktur heliks dengan basa di bagian dalam. Namun hubungan kerjanya dengan Wilkins tegang, dan data itu tidak selalu dibagikan secara terbuka. Foto 51 kemudian diperlihatkan kepada Watson tanpa sepengetahuan Franklin.
Watson dan Crick
Watson dan Crick bekerja di Laboratorium Cavendish, Cambridge. Mereka membangun model tiga dimensi dari potongan logam dan karton. Model pertama mereka, yang menempatkan gula-fosfat di bagian dalam, salah. Setelah melihat data Franklin dan memperoleh informasi dari Wilkins, mereka merevisi model itu.
Pada akhir Februari 1953, Watson dan Crick menyusun model heliks ganda dengan dua rantai gula-fosfat di luar dan basa berpasangan di dalam. Mereka menyadari bahwa pasangan basa adenin-timin dan guanin-sitosin memiliki bentuk yang cocok. Struktur itu langsung menjelaskan bagaimana DNA dapat menyalin dirinya.
Struktur Heliks Ganda
Model DNA terdiri dari dua rantai polinukleotida yang berlawanan arah dan membentuk heliks. Gula deoksiribosa dan fosfat menjadi kerangka di luar, sementara basa nitrogen berada di dalam. Basa adenin berpasangan dengan timin melalui dua ikatan hidrogen, dan guanin berpasangan dengan sitosin melalui tiga ikatan hidrogen.
Struktur itu memiliki lebar sekitar 20 angstrom dan satu putaran penuh setiap 34 angstrom. Pasangan basa tersusun seperti anak tangga di dalam heliks. Urutan basa itulah yang membawa informasi genetik, sementara pasangan basa yang spesifik memungkinkan replikasi yang akurat.
Publikasi 1953
Pada 25 April 1953, jurnal Nature menerbitkan tiga makalah tentang struktur DNA. Makalah Watson dan Crick yang berjudul "Molecular Structure of Nucleic Acids" menjadi yang paling terkenal. Makalah itu diakhiri dengan kalimat terkenal: "It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material."
Dua makalah lain disertakan bersama: satu dari Wilkins dan rekan-rekannya, dan satu dari Franklin serta Gosling. Makalah Franklin menyajikan data difraksi sinar-X yang mendukung model heliks. Ketiga makalah itu diterbitkan sebagai satu rangkaian, menunjukkan bahwa penemuan struktur DNA adalah hasil kerja beberapa kelompok.
Nobel dan Pengakuan yang Terlambat
Pada 1962, Watson, Crick, dan Wilkins menerima Hadiah Nobel di bidang Fisiologi atau Kedokteran. Franklin tidak menerima penghargaan itu karena ia meninggal pada 1958 akibat kanker ovarium pada usia 37 tahun. Hadiah Nobel tidak diberikan secara anumerta, sehingga namanya tidak dapat dimasukkan.
Selama beberapa dekade, narasi populer sering menggambarkan Franklin sebagai asisten yang datanya "diambil" Watson dan Crick. Biografi Brenda Maddox pada 2002 dan penelitian sejarah berikutnya memberikan gambaran lebih seimbang: Franklin adalah ilmuwan mandiri yang menghasilkan data kunci, meskipun kontribusinya tidak selalu diakui pada masanya.
Dampak pada Kedokteran
Struktur heliks ganda menjadi dasar bagi hampir seluruh biologi molekuler modern. Pemahaman tentang DNA memungkinkan penemuan kode genetik, teknologi rekombinan DNA pada 1970-an, dan metode sekuensing DNA. Pada 2003, Proyek Genom Manusia menyelesaikan pembacaan hampir seluruh urutan DNA manusia.
Penemuan itu juga membuka jalan bagi diagnosis genetik, pengembangan obat, terapi gen, dan teknologi CRISPR. Vaksin berbasis mRNA, yang digunakan secara luas pada pandemi COVID-19, juga bertumpu pada pemahaman tentang DNA, RNA, dan sintesis protein. Dampaknya terasa di hampir semua bidang kedokteran.
Etika dan Warisan
Pengetahuan tentang DNA menimbulkan pertanyaan etis yang serius. Penyuntingan gen, privasi genetik, diskriminasi berdasarkan informasi genetik, dan potensi eugenika menjadi isu yang terus diperdebatkan. Sejarah sains juga mengingatkan pentingnya memberikan kredit yang adil kepada semua peneliti, termasuk perempuan yang sering terpinggirkan.
Kisah penemuan DNA adalah kisah kolaborasi, persaingan, ambisi, dan ketidakadilan. Rosalind Franklin kini dikenang sebagai salah satu ilmuwan paling penting abad ke-20. Warisannya bukan hanya Foto 51, tetapi juga pelajaran tentang bagaimana sains bekerja dan bagaimana sejarah mencatatnya.
