Ontdekking van DNA: met pus!
Het gebeurt wel eens: een wond raakt vervuild en een ontstekingsreactie begint. Hierbij komt pus uit de wond zetten. Het is misschien moeilijk voor te stellen, maar met pus ontdekte Friedrich Miescher in 1869 de bouwsteen van het leven: DNA. Hij vond de schat die zoveel informatie in zich borg dat deze bijna 140 later nog dagelijks nieuwe geheimen prijs geeft.
- Links een rode bloedcel, rechts een witte bloedcel (Wikipedia)
De Zwitser Friedrich Miescher was een bescheiden, dove man. Zijn oom had hem overtuigd dat chemisch onderzoek hard nodig was om te begrijpen wat er allemaal onder de microscoop te voorschijn kwam. Na zijn studie geneeskunde ging hij daarom aan de slag als laboratorium assistent. Hij onderzocht de chemische samenstelling van witte bloedcellen (leukocyten).
De kern
Miescher was de eerste die celkernen isoleerde uit leukocyten. Het was een tijdrovend klusje. Eerst moest hij zijn cellen verzamelen. Dat deed hij door verbanden van ziekenhuispatienten met etterende wonden te verzamelen. Uit het pus op het verband spoelde hij dan met een zoutoplossing de witte bloedcellen. Daarna voegde hij verdund zoutzuur toe aan de geïsoleerde cellen. Hierdoor gingen de cellen kapot en zonken de celkernen naar de bodem. Dit deed hij meer dan 10 keer gedurende een aantal weken, zodat de celkernen die hij overhield zo schoon mogelijk waren.
Aan de celkernen voegde hij vervolgens water en ether toe. Hiermee kon hij de kernen zuiveren. Van water en ether is bekend dat ze niet mengen. Door de celkernen, het water en ether te schudden en daarna te laten bezinken kreeg Miescher een waterlaag onderin zijn buisje met daarin de gezuiverde celkernen. In de laag daarboven, de etherlaag, losten alle verfachtige stoffen op. De waterlaag zoog hij op met een pipet en deed deze in een schaaltje. Zo kon hij onder de microscoop de kernen bekijken.
- Friedrich Miescher (Wikipedia)
Chemie
Daarin zag Miescher echter nog geen DNA. Als een echte chemicus deed hij een verdunde oplossing van soda bij de celkernen. Toen gebeurde er iets geks: de kernen zwollen op en er kwam een gele stof vrij. Miescher kreeg weer een neerslag uit de gele stof als hij zoutzuur toevoegde. Deze neerslag kon opnieuw weer in soda oplossen. Miescher wist het zeker: deze gele stof was iets anders dan eiwit! Het was bekend dat eiwitten als ze samenklonteren in een zuur ze daarna niet meer oplossen in soda.
De gele stof noemde Miescher logischer wijs nucleïne. Het was een stof die uit de celkernen (nuclei) geïsoleerd was. Hij stelde zich voor dat nucleïne een tamelijk groot molecuul was met veel zijgroepen, die verschillende eigenschappen zouden kunnen voorstellen. Dit blijkt uit brieven die Miescher schreef naar een bevriende collega. Miescher dacht dus al na over nucleïne als drager van erfelijk materiaal. Maar hij had geen idee hoe die erfelijke eigenschappen dan overgedragen werden en hoe ze tot uiting kwamen in een organisme. Die ideeën kwamen veel later in de geschiedenis pas tot stand.
Bouwsteen
Uiteraard waren hiervoor onderzoekers bezig geweest met de bouwstenen van een organisme. Al in de 17e eeuw ontdekten wetenschappers de cel. Zij beseften echter nog niet dat cellen de bouwstenen zijn. Deze onderzoekers waren voornamelijk Nederlanders. Jan Swammerdam (1637-1703) vond rode bloedlichaampjes toen hij bloed onder de microscoop bekeek. Ook Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) gebruikte de microscoop om cellen te bestuderen. Hij beschreef vele eencellige diertjens en ontdekte de menselijke zaadcellen.
Het idee van de cel als bouwsteen kwam pas tot leven in de 19e eeuw. In die tijd zag Wilhelm Hofmeister (1824-1877) Klumpen (klompjes) in cellen. Eduaord van Beneden (1846-1910) zag in delende cellen staafjes. In beide gevallen waren het waarschijnlijk chromosomen.
