في نهاية العقد الرابع من القرن الماضي، بدأ الكيميائي النمساوي إيروين چارگاف Erwin Chargaff بنشر العديد من الأوراق البحثية التي تناولت دراسة الأحماض النووية اعتمادا على تقنيات الكروماتوغرافيا، وفي عام 1950م نشر Chargaff دراسته الشهيرة التي استنتج فيها أن الحمض النووي في أي خلية لأي نوع من أنواع الكائنات الحية يجب أن تكون له نسب متكافئة ومتماثلة تقريباً من القواعد النيتروجينية، أي ان له نسبة 1: 1 من قواعد البيورين والبيريميدين (أي + C) A + G = T)، ما يعني أنه يجب أن تكون كمية الكوانين مساوية للسايتوسين ويجب أن تكون كمية الأدينين مساوية للثايمين، وبذلك فإنه رجّح حقيقة أن آلية الارتباط بين سلسلتي الDNA تحدث بين قاعدة بيورين مع قاعدة بيريميدين وليس بين قاعدة البيورين مع البيورين أو البيريميدين مع البيريميدين كما إن الارتباط المتساوي بالكمية للبيرميدات (C,G) والبيورينات (A,T) ساعد هذا على الحفاظ على البعد الثابت لسلسلتي الDNA واعطائه شكل السلم الحلزوني المميز، ومع ذلك وتحت الظروف الملائمة وتوفر الإنزيمات الضرورية، فإن تلك السلسلتين تنفصلان عن بعضهما لتقوم كل منهما بتكوين سلسلة جديدة تماثل السلسلة التي انفصلت عنها، وهو ما يعني أن الDNA قادر على نسخ نفسه في أثناء الانقسام والتضاعف. وفي عام 1952 ، قدم چارگاف نتائجه تلك وعرضها في جامعة كامبريدج بحضور واتسون وكريك (أي قبل اكتشافهما التركيب الجزيئي للDNA بسنة واحدة) و شرح لهما النتائج التي توصل إليها على الرغم من عدم توافقه معهما، وهو ما ساعدهما لاحقاً على استنتاج البنية الحلزونية المزدوجة للحمض النووي، إذ أن Chargaff بإثباته أن عدد وحدات الكوانين في الحمض النووي الطبيعي يساوي عدد وحدات السايتوسين وعدد وحدات الأدينين يساوي عدد وحدات الثايمين قد سلط الضوء وبقوة على التركيب المزدوج الأساس للحمض النووي، على الرغم من أنه لم يذكر صراحة هذا الارتباط بنفسه، كما إنه استطاع أن يدحض فرضية رباعي النيوكليوتيد Phoebus Levene التي كانت مقبولة وقتذاك وعلى نطاق واسع التي تفترض بأن الحمض النووي يتكون من عدد كبير من التكرارات لـ (GACT) ، وان معظم الباحثين قد افترضوا سابقاً أن الانحرافات عن النسب الأساسية المتكافئة ( C= (G = A= T  كانت بسبب خطأ تجريبي، لكن Chargaff وثق من خلال نتائج دراسته وباستخدام تقانتي الكروماتوغرافيا الورقية المطورة ومقياس الطيف الضوئي فوق البنفسجي أن هذا الاختلاف كان حقيقاً، فعلى سبيل المثال: في الحمض النووي للإنسان، توجد القواعد الأربعة بالنسب المئوية : 30.9 = A% و 29.4 =%T و 19.9 =%G و 19.8 =%C.

1 - قاعدة التكافؤ الأولى Chargaff's first parity rule

وتنص على إن جزيء DNA مزدوج السلاسل له نسبة مئوية عامة متساوية من أزواج القواعد A = %T% و C = %G% ، وهو ما سمح بمعرفة طريقة ارتباط القواعد واكتشاف نموذج واتسون وكريك Watson Crick في التركيب الحلزوني المزدوج للحمض النووي DNA فيما بعد.

2- قاعدة التكافؤ الثانية Chargaff's second parity rule

 تنص القاعدة الثانية على إن تكوين الحمض النووي يختلف من نوع إلى آخر، لا سيما في الكميات النسبية لقواعد A و G و T و C للتكوين الأساس في خيط DNA واحد ما يعني صحة كلا النسبتين A = %T% و C = %G% بالنسبة لكل سلسلة من سلسلتي DNA. وتعد هذه القاعدة دليلاً على التنوع الجزيئي الذي كان يُفترض أنه غير موجود قبل إكتشاف شاركاف في الحمض النووي الذي جعل الحمض النووي DNA مرشحاً أكثر بكونه يمثل المادة الوراثية وليس البروتين. أنظر الشكل رقم (1)

ولحساب النسبة المئوية لتركيب أي قطعة من الحمض النووي باستخدام قواعد چاركاف يمكن أن نسوق المثال التالي: عينة من الحمض النووي تحتوي على 10% G ، ما هي نسبة الـ A ضمن حجم العينة ؟

وبتطبيق قواعد ،چارگاف، فإن C = %G%

فإذا G = %10 لذا فإن C = %10

%20 = %C + %G

وإن المتبقي هو قاعدتي A و T ومجموعهما يجب ان يكون 80% :

أي أن A + % T  = %80%

A = %40 و T = %40

⸫ الجواب هو: 40%A

وقد إعتمد كل من واتسون وكريك ومعهم عالمة الفيزياء الحيوية البريطانية روزالیند فرانكلين (Rosalind Elsie Franklin ، 1958-1920) هذه النتائج وغيرها من أعمال عدد من الباحثين الذين سبقوهم ليتوصلوا الى أحد أعظم الاكتشافات العلمية في القرن العشرين وهو تركيب الـ DNA المزدوج الحلزوني.

الشكل (1) تجربة انحراف الاشعة السينية التي أجرتها روزاليند والصورة رقم 51 التي التقطها طالبها Raymond Gosling عام 1952م.

مواضيع ذات صلة

تجارب إكتشاف المادة الوراثية

المادة الوراثية Genetic material

الأساس الوراثي لتصنيف فصائل الدم

الجينات والأليلات المتعددة Multiple genes and alleles

الجينات المُميتة (العوامل القاتلة) Lethal genes

اختبار التراكيب الوراثية

قانوني مندل

الإنقسام الإختزالي (الميوزي) Meiosis division

الإنقسام غير المباشر Mitosis

الانقسام المباشر Amitosis

الجينات المتعددة في الوراثة الكمية

ورم الشبكية Retinoblastoma