50 Tahun Penemuan Struktur DNA

Hari Jumat tanggal 25 April tahun ini adalah hari ulang tahun ke-50 penemuan struktur Deoxyribonucleic Acid (DNA). Pada tanggal 25 April 1953 lalu, dua ilmuwan muda asal Amerika dan Inggris, James Watson dan Francis Crick mengumumkan proposal mereka mengenai struktur B-DNA di jurnal ilmiah terkemuka Nature.
Karya ilmiah mereka yang berjudul "Molecular Strucure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid" ini panjangnya hanya satu halaman (manuskripnya diketik adik Watson, Betty), memakai hanya satu ilustrasi (digambar oleh istri Crick, Odile) dan enam daftar pustaka. Sebuah artikel yang sederhana untuk suatu terobosan besar di bidang biologi dan kimia. Bahkan ketika tulisan ilmiah ini terbit, surat kabar di Inggris tidak memberitakannya sampai tanggal 15 Mei, ketika Sir Lawrence Bragg (direktur Laboratorium Cavendish dimana Watson dan Crick mengerjakan riset mereka) memberikan kuliah di London yang lantas diliput oleh The News Chronicle of London. Bukan itu saja. Walaupun Dr. Crick kemudian diwawancarai oleh BBC di musim gugur tahun itu, penemuan struktur double helix (spiral ganda) DNA itu hanya diberitakan sekedarnya saja setelah itu. Bahkan Dr.Robert C. Olby (sejarawan di University of Pittsburgh) mengatakan bahwa di majalah Nature pada tahun yang sama, dari 20 artikel tentang DNA, hanya 7 yang menyebut double helix.
Kenapa berita tentang penemuan struktur DNA ini tidak begitu menggemparkan saat itu? Menurut para sejarawan dan ahli Biologi, masih banyak pertanyaan yang belum dapat dijawab oleh teori Watson-Crick saat mereka mengumumkan temuannya. Bagaimana struktur spiral ganda itu membuka gulungannya? Bagaimana ia dapat memerintahkan sel untuk mereproduksi protein-protein? Apa kode yang tersimpan didalamnya? Pertanyaan-pertanyaan ini baru terjawab dalam kurun waktu sepuluh tahun kemudian, yang mencapai puncaknya dengan pemberian hadiah Nobel Kedokteran pada tahun 1962 kepada Dr. Watson, Dr. Crick dan Dr. Wilkins.
Jadi bagaimana cerita tentang penemuan struktur spiral ganda DNA ini?
Dr. Crick yang punya latar belakang pendidikan fisika dan berpengalaman kerja di British Admiralty semasa perang akhirnya memilih karir sebagai periset ketimbang menggantikan posisi Dr. R.V. Jones, kepala Inteligen Sains Inggris saat itu. Pada umur 35 tahun, dia kembali ke bangku kuliah untuk meraih S3 di Universitas Cambridge dengan mempelajari struktur sinar X protein-protein.
Dr. Watson, yang punya ilmu tentang genetik bakteria dari AS, datang ke Cambridge juga untuk mengambil PhD. Keduanya bertemu dan mulai berbincang-bincang mengenai struktur DNA, walaupun pada saat itu, King’s College di London yang lebih dikenal sebagai institusi yang mendalami masalah-masalah DNA. Ada dua orang X-ray crystallographers yang bekerja meriset DNA di King’s College-Dr. Maurice Walkins dan Dr. Rosalind Franklin.
Untuk menghilangkan keraguan atas data-data sinar X yang diperoleh oleh X-ray crystallographers, Crick dan Watson merasakan pentingya membuat model atas molekul yang sedang mereka pelajari. Ketika Watson mendengar perincian dari hasil riset Dr. Franklin di sebuah seminar yang di bulan November 1951, dia dan Crick percaya kalau mereka sudah punya data yang cukup untuk memulai membuat model.
Model pertama mereka memiliki tiga rantai spiral, dengan grup-grup phosphate berada di dalam spiral dan basa-basa (bases) menjulur keluar. Mereka lantas mengundang Dr. Walkins dan Dr. Franklin ke Cambridge untuk melihat model tersebut. Tapi kedua periset tersebut malah mencemoohkan model yang mereka buat. Rupanya Watson salah paham mengenai salah satu hasil ukuran Dr.Franklin. Setelah kejadian ini, terjadi percakapan antara kedua direktur lab di King’s College (Dr. John Randall) dan di Cambridge (Dr. Lawrence Bragg). Mereka memutuskan supaya kedua ilmuwan muda itu menghentikan kegiatan mereka membuat model-model DNA dan kembali ke riset resmi mereka yang tidak berkenaan dengan DNA. Peralatan yang telah mereka pakai diberikan kembali ke King’s College dengan desakan supaya digunakan secepatnya sebelum Dr. Pauling memecahkan masalah struktur DNA ini.
Sayangnya, Dr. Wilkins dan Dr. Franklin mengabaikan nasihat ini. Dan benar saja, pada bulan Januari 1952, Dr. Pauling mengumumkan bahwa dia telah menemukan struktur DNA. Tetapi struktur yang dia ajukan memiliki tiga rantai dan Crick dan Watson tau ini bukan struktur yang benar. Akhirnya Watson berhasil membujuk Dr. Bragg untuk mengizinkan mereka kembali membuat model sebelum Dr. Pauling sadar dan membetulkan kesalahannya.
Crick telah mendeduksi dari data sinar X Dr. Franklin bahwa DNA pasti hanya memiliki dua rantai spiral, paralel satu sama yang lainnya tetapi mempunyai arah yang berlawanan. Dia dan Watson akhirnya sadar bahwa basa-basa DNA mestinya berada di dalam spiral, walaupun masih bingung bagaimana komposisi acak basa-basa itu dapat membuat struktur yang rapi. Mereka pun memesan guntingan-guntingan lempegan logam basa-basa tersebut untuk membuat model baru.
Watson yang tidak sabaran menunggu guntingan-guntingan logam itu, akhirnya memutuskan membuat empat basa DNA (adenine, thymine, guanine dan cytosine, A, T, G, C) dari karton. Dia mengutak-ngutik guntingan karton itu di atas meja belajarnya, mencoba memasang basa yang mirip satu sama lainnya. Tapi tidak membuahkan hasil. Akhirnya dia melihat kalau pasangan A-T dan pasangan G-C sama persis. Kedua pasangan ini yang dapat membuat anak tangga bentuk tangga spiral struktur DNA. Masing-masing dari empat huruf itu dalam satu rantai pas berpasangan dengan rantai satunya yang berlawanan arah. Dan jika rantai ini berpisah, masing-masing jadi template untuk rantai urutan baru.
Maka terungkaplah struktur lengkap DNA setelah sekian lama terselebung misteri. Untuk pertama kalinya manusia dapat melihat dan mengerti struktur pita molekul yang ditemukan di dalam kromosom di dalam setiap sel di tubuh manusia ini.
Empat Nukleotida DNA:
P = Phosphate
D = Deoxyribose (Sugar)
A = Adenine (Purine)
G = Guanine (Purine)
C = Cytosine (Pyrimidine)
T = Thymine (Pyrimidine
Penemuan struktur DNA 50 tahun lalu ini telah memberikan banyak inspirasi untuk para kimiawan dan tehnik kimiawan menyumbangkan ilmu mereka untuk membantu kemajuan di bidang Biologi dan Kedokteran. Himpunan Kimiawan Amerika (American Chemical Society) bulan Maret lalu menerbitkan artikel khusus di situs mereka membahas kontribusi dan riset para kimiawan dari berbagai sub-bidang ilmu kimia dalam riset DNA ini. Ahli-ahli kimia di bidang kimia organik, kimia inorganik, biokimia molekuler menceritakan riset-riset mereka yang berhubugan dengan DNA. Ada satu ahli yang percaya bahwa riset DNA akan menemukan prinsip-prinsip kimia baru yang dapat digunakan untuk menciptakan bahan-bahan jenis baru. Ada ahli lainnya yang menggunakan DNA sebagai bahan inti untuk membuat struktur-struktur baru berskala nanometer, dan sebagainya. Masih banyak lagi topik-topik riset lainnya yang berhubungan dengan DNA yang dapat dikerjakan oleh para kimiawan dan tehnik kimiawan. Dan penemuan struktur molekul DNA inipun akhirnya menelurkan penemuan-penemuan baru.