découverte ADN

Le modèle de la double hélice de Watson et Crick repose sur la complémentarité de base, avec l'adénine (A) s'appariant avec la thymine (T), et la cytosine (C) avec la guanine (G). Les ponts hydrogènes entre les paires de bases assurent la stabilité de la structure. Si Franklin n'avait pas fourni des images précises par diffraction des rayons X, il aurait été beaucoup plus difficile pour Watson et Crick de leur offrir la structure correcte. Cette complémentarité de base est essentielle non seulement pour la structure de l'ADN, mais aussi pour le processus de réplication de l'ADN, permettant à chaque brin de servir de modèle pour la formation d'un nouveau brin.

Rosalind Franklin, qui a travaillé avec Maurice Wilkins, a utilisé la diffraction des rayons X pour obtenir des clichés de l'ADN. Ces clichés ont fourni des indices essentiels sur la taille des hélices et les espacements des bases. C'est grâce à la photo 51, prise par Franklin, que Watson et Crick ont pu déterminer la structure hélicoïdale avec ses deux brins enroulés. La diffraction des rayons X permet de visualiser les molécules à l'aide de la dispersion des rayons, donnant ainsi des informations structurelles cruciales. Dans le cas de l'ADN, cela a permis de découvrir que la structure possédait deux hélices entrelacées avec une régularité et une symétrie propre à la structure moléculaire.

Les techniques modernes telles que le séquençage NGS (Next-Generation Sequencing) permettent de lire rapidement les milliers d'informations contenues dans l'ADN. La formule mathématique pour analyser ces données gigantesques repose souvent sur des algorithmes complexes, permettant de déterminer avec précision le risque. Prenons la corrélation de Pearson pour estimer la relation entre deux ensembles de données génétiques : \(\rho_{X,Y} = \frac{Cov(X,Y)}{\sigma_X \sigma_Y}\)ici, Cov est la covariance des deux variables. Cette équation aide à déterminer à quel point les données linéaires sont corrélées, une étape clé dans l'évaluation génétique.

Lorsque l'on explore les détails de la diffraction des rayons X, on se rend compte de l'importance des lois de la physique dans la compréhension de l'ADN. La relation de Bragg est souvent utilisée pour analyser ces motifs de diffraction :\[n\lambda = 2d\sin\theta\]où n est un entier (l'ordre de diffraction), λ la longueur d'onde des rayons X, d l'espacement des plans dans le cristal et θ l'angle d'incidence. Cette équation aide à déduire la géométrie du cristal, indispensable pour modéliser l'ADN.

L'un des aspects les plus fascinants de l'application du séquençage de l'ADN réside dans son utilisation pour remonter à l'histoire évolutive des espèces. Par le biais de modèles phylogénétiques, les scientifiques peuvent utiliser des méthodes statistiques sophistiquées pour construire des arbres généalogiques évolutifs.La probabilité qu'un certain caractère génétique apparaisse dans une lignée peut être illustrée par l'équation bayésienne :\[P(H|E) = \frac{P(E|H) \times P(H)}{P(E)}\]où P(H|E) est la probabilité de l'hypothèse H donnée l'évidence E, P(E|H) est la probabilité de l'évidence donnée l'hypothèse, P(H) est la probabilité initiale de l'hypothèse, et P(E) est la probabilité totale de l'évidence, permettant l'étude de l'évolution et des relations entre espèces.