Před 70 lety vědci popsali DNA. Otevřeli tím knihu života

Zhruba stejný počet genů jako škrkavka a méně genů než kukuřice má Homo sapiens, jehož genom je z 99 procent stejný jako genom šimpanze či neandertálce. I tyto zajímavosti zjistili vědci díky objevu struktury DNA (deoxyribonukleové kyseliny), který oznámili před rovnými sedmdesáti lety, 25. dubna 1953.

Přelomový článek má jednu jedinou stránku. Vyšel v odborném časopise Nature a doprovází ho jen jeden obrázek – je na něm dvojitá šroubovice. 

Britové Francis Crick a Maurice Wilkins a Američan James Watson v této práci jako první přinesli model DNA a popsali její kopírovací mechanismus. Od té doby je DNA zásadním nástrojem v diagnostice nemocí, testech otcovství, při vyšetřování zločinů, přípravě plodin s novými vlastnostmi, informatice, paleontologii a antropologii či třeba hledání příbuzenských vztahů mezi organismy.

Za svůj objev dostala vědecká trojice v roce 1962 Nobelovu cenu. „V celé historii vědy neexistuje molekula, která by dosáhla tak ikonického statusu jako dvojitá šroubovice DNA,“ napsal v publikaci The Mona Lisa of Modern Science Martin Kemp z Oxfordské univerzity.

„Myslíme si, že jsme objevili základní kopírovací mechanismus, jímž život pochází z života,“ oznamoval 19. března 1953 Crick svému dvanáctiletému synovi v dopise. V časopise Nature pak 25. dubna 1953 vyšla kromě článků Watsona, Cricka a Wilkinse i stať anglické biofyzičky Rosalind Franklinové, která pomocí rentgenové krystalografie zkoumala DNA a jako první přišla na to, že má struktury spirály. Watson a Crick pak zjistili, že je dvojitá. Franklinová ale Nobelovu cenu nedostala, protože zemřela již v roce 1958.

Molekula, která tvoří život

A jak vlastně DNA vypadá? Představit si ji lze jako zkroucený žebřík, v němž jsou příčky tvořené párem bází A (adenin) proti T (thymin) a C (cytosin) proti G (guanin). Každá příčka je jako „písmeno“, ta tvoří slova a věty. Těchto příček (písmen) je u člověka asi tři miliardy. Při dělení buňky se DNA kopíruje tak, že se dvoušroubovnice rozevře jako zip a k uvolněným bázím jednoho pramene se připojí odpovídající nové báze.

U rostlin a živočichů je většina DNA uložena v buněčném jádru, konkrétně v chromozomech, jež pod mikroskopem vypadají jako pentličky. Na nich jsou jako korálky na šňůrce navlečeny geny. Geny jsou tedy konkrétní úseky DNA se specifickou funkcí, které při dělení buňky utváří své kopie, a přenáší se tak do dalších generací. Malá část DNA je mimo jádro (mitochondriální DNA).

Nahrávám video

Kopie a bílkoviny

DNA má dvě důležité vlastnosti: schopnost vytvářet své vlastní kopie a schopnost řídit produkci bílkovin v buňce, čímž určuje její podobu i vlastnosti.

Kopírování probíhá tak, že se dvoušroubovice rozdělí na dvě jednoduché spirály, pak se na volné poloviny příček připojí odpovídající báze a nakonec se nově napojené báze pospojují prostřednictvím deoxirybózy a fosfátů. Z jedné molekuly DNA tak jsou dvě.

Řízení produkce bílkovin se odehrává tak, že se dvoušroubovice DNA rozpojí na dvě jednoduché spirály, ale na druhé straně příček žebříků se začne odehrávat něco jiného: místo thyminu se na adenin připojuje jiná báze, které se říká uracyl. Tak vznikne pouze jednoduchá šroubovice nukleové kyseliny RNA, která putuje dál do buňky, aby se podle jejích částí vyráběly příslušné bílkoviny.

První kroky

Za objevitele DNA je považován švýcarský lékař Friedrich Miescher, který v roce 1869 při studiu hnisu z obvazů nemocných zjistil přítomnost nebílkovinné látky v jádru buněk a nazval ji nuklein. O dvacet let později poznal německý patolog Richard Altmann, že jde o kyselinu. Další Němec Albrecht Kossel v roce 1902 identifikoval její báze a v roce 1909 a 1929 Američan litevského původu Phoebus Levene odhalil ribózu a deoxyribózu. Práce o tom, že dědičnou informaci nese DNA, vyšla v únoru 1944 a jejím autorem byl kanadský imunolog Oswald Avery.

V roce 1990 byl v USA zahájen projekt rozluštění lidského genomu, což je souhrn veškeré genetické informace člověka. To se z 92 procent podařilo v roce 2003 a závěry byly překvapivé – například že člověk má jen asi 20 000 genů (dříve se odhadovalo 100 000), což je skoro stejně jako mají mnozí bezobratlí tvorové. Více mají i některé druhy rostlin. Až loni oznámil mezinárodní tým vědců z tohoto projektu, že poprvé rozluštil kompletní lidský genom (vědcům se v dubnu 2003 podařilo přečíst 92 procent lidského genomu, zbylých osm procent přečetli teprve loni).

Podobnost lidského genomu s genomem šimpanze je až 99procentní, nicméně při třech miliardách „písmen“ DNA i jedno procento znamená 30 milionů odlišných „písmen“. To platí i u člověka jako druhu – 99 procent genomů všech lidských jedinců je shodných, přesto DNA funguje jako nezaměnitelný „průkaz totožnosti“. Metodu „genetické daktyloskopie“ vyvinul jako první britský genetik Alec Jeffreys v roce 1984.

Praktické využití vidíme každý den

DNA je středem zájmu vědců z mnoha oborů, byly vyvinuty promyšlené techniky její izolace, separace, barvení, sekvenování, umělé syntézy a manipulace s ní pomocí metod genového inženýrství. Všechny tyto postupy jsou důležité i pro lékaře, kriminalisty či evoluční biology – vědě se významně rozšiřují možnosti poznání.

Například čtení genetického kódu organismů umožňuje určit jejich příbuznost s jinými druhy i genetickou historii. Využití má objev DNA i v životním prostředí, protože geneticky modifikované bakterie dokážou levně a ve velkém zneškodňovat odpady a ropné produkty.

Představuje také významného pomocníka paleontologů a antropologů; genetická informace ve fosiliích umožnila určit příbuznost a vztahy poddruhu Homo sapiens s poddruhem neandertálců (loni za to dostal Nobelovou cenu švédský biolog Svante Pääbo). Genetický výzkum také dovolil stanovit vývoj lidských populací či migrací.

Velké využití má znalost DNA v medicíně. Znalost genetického kódu totiž umožňuje předpovídat riziko přenosu genetických chorob z rodičů na potomstvo a příslušnými úpravami genomu jim zabránit. Vědci doufají, že výsledkem výzkumu by jednou mohly být potravinové komponenty s preventivním účinkem proti některým chorobám vyššího věku, například osteoporóze, onemocnění srdce a cév, Alzheimerově a Parkinsonově nemoci.

Někteří vědci věří, že díky genovému inženýrství končí éra nahodilé evoluce člověka. Bude možné „vytvářet“ lidi výkonnější, odolné vůči nemocem, schopné žít a pracovat v nepřátelském prostředí, včetně vesmíru.

Dvojitá šroubovice DNA je také nejstarší paměťové médium Země a současně také paměť s nedostižně největší hustotou zápisu – na prostým okem neviditelnou molekulu se musí vejít kompletní informace o „konstrukci“ a fungování jakéhokoliv tvora včetně nejsložitějších savců. Proto jsou často diskutované projekty DNA počítačů nebo DNA v roli datového úložiště.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

U pobřeží Turecka našli dosud nejstarší pozůstatky lodi

Lidé se plavili po Středozemním moři už před skoro pěti tisíci lety, naznačuje nový archeologický objev. Nedaleko tureckého ostrova se našel vrak starověké lodi, který přepisuje dějiny mořeplavby.
před 10 hhodinami

Česko je třetí na světě v počtu transplantací. Pokrok za dvacet let je obrovský, říká lékařka

Tématu transplantací se lékařka Silvie Rajnochová-Bloudíčková věnuje celý svůj profesní život. V rozhovoru pro ČT24 vysvětluje, že za dvacet let doznal obor obrovského pokroku, a přibližuje, jak vypadá budoucnost pro lidi, kteří jednou budou potřebovat nové orgány.
před 13 hhodinami

Zaměstnance OpenAI obvinili z pokusu odposlouchávat vedení

Americké federální úřady obvinily zaměstnance společnosti OpenAI z pokusu o odposlouchávání jejího vedení. Výrobce chatbotu ChatGPT ujišťuje, že neunikla žádná citlivá data. Firma navíc čelí žalobě osmi amerických států, podle nichž její chatbot ohrožuje děti a navádí je k sebepoškozování či násilí vůči ostatním.
před 16 hhodinami

Velké druhy zvířat žijí déle než malé, u psů je to opačně. Vědci našli možnou příčinu

Jen málo živočichů vykazuje tak jasnou souvislost mezi velikostí a délkou života jako psi, tvrdí vědci. Jedná se o velmi rozmanitý živočišný druh, jehož velikost se pohybuje od německé dogy po malou čivavu. Nová studie amerických vědců ukazuje, že na délku života psů má vliv právě jejich velikost. Možným důvodem je způsob, jakým se u psů s věkem mění DNA.
před 17 hhodinami

Americká firma pokročila v rekonstrukci genomu vyhynulého blbouna nejapného

Americká biotechnologická společnost Colossal Biosciences oznámila pokrok ve snaze oživit dronta mauricijského, známého také jako blboun nejapný. Nelétavý pták vyhynul v 17. století v důsledku lidské činnosti. Firma nyní uvedla, že se jí podařilo zmapovat 95 procent jeho genomu. Pomocí nově vyvinuté platformy umělé inteligence (AI) zároveň identifikovala genetické změny, které by mohly být zodpovědné za charakteristické rysy tohoto ptáka. Cílem společnosti je vyhynulý druh znovu vytvořit a navrátit jej do jeho původního prostředí na ostrově Mauricius.
včeraAktualizovánopřed 20 hhodinami

Světu ubývá pitná voda. Zásadní vliv má zemědělství, ukázala data z družic

Současné sucho, které je cítit v mnoha částech světa, nepřišlo z čistého nebe. Je důsledkem ubývání vody za poslední dvě desítky let. Ukazují to data z amerických družic, přičemž úbytek vody je intenzivní nejen viditelně na povrchu, ale také u podzemních přírodních rezervoárů.
14. 10. 2026‌‌

Konspiracím věří méně lidí, než si myslíme, říká slovenská expertka

Velmi účinným způsobem, jak vyvracet nejrůznější konspirační teorie, je upozornit jejich šiřitele, jak málo lidí jim věří. Naznačuje to mezinárodní studie s významným slovenským podílem, jejíž autorka Vladimíra Čavojová poskytla rozhovor ČT24.
14. 10. 2026‌‌

AI by mohla napadat i chytré spotřebiče, varuje Anthropic. Šířila by se jako hlenky

Společnost Anthropic, která patří k průkopníkům v oboru umělých inteligencí (AI), upozornila na možnost, že už během několika měsíců by mohly být tyto autonomní programy schopné napadat nejen webové stránky, ale také spotřebiče v běžných domácnostech.
14. 10. 2026‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.