二十世紀に入ると「核酸」には「ＤＮＡ」と「ＲＮＡ」の二種類があることが明らかになった。
しかしながら、その核酸が果たしてどういう役割を担っているのか、細胞の中でどんなはたらきをしているのかは、なかなかわからなかった。
核酸のうち「ＤＮＡ」が、「親と子が似る原因となる、親から子へと受け継がれていく物質」の本体であることがわかったのは、Mによる発見から七十五年も経った、一九四四年のことだった。
親から子へと受け継がれていく物質とは、すなわち現在で言う「遺伝子」のことである。
これを発見したのは、アメリカの細菌学者で、R研究所の主任研究員だったO（一八七七～一九五五）である。
E（日本語ではA3と呼ばれることもある）は、当時の死因ナンバーワンを占めていた肺炎の病原体、「肺炎双球菌」の生物学的性質の解明に生涯をかけて取り組み、ついにその性質を決める「遺伝子」が、肺炎双球菌から純粋に取り出したＤＮＡであることを明らかにした。
Eの発表はなかなか受け入れられなかったらしい。
遺伝の法則を発見しながら、誰からも認められることなく世を去ったG（一八二二～一八八四）の例もあるように、先駆的な思想や発見は得てしてそういうものだ。
一九四四年の論文発表時、Eはすでに六十七歳になっていた。
遺伝子の本体がＤＮＡであることが完全に受け入れられるためには、一九五二年のA4（一九〇八～一九九七）とMa（一九一九～二〇〇三）による「ファレン」（細菌に感染するウイルス）のＤＮＡを用いた研究の論文発表を待たねばならなかったのである。
「Hの実験」として高校の教科書にも載っているこの実験は、ファージの性質を決める「遺伝子」が、果たしてＤＮＡにあるのかたんぱく質にあるのかを、両方が識別できるような標識（ラジオアイソトープと呼ばれる放射性物質）をつけ、そのどちらが次世代に受け継がれるかで確かめたものだ。
この業績によってHは、一九六九年にノーベル生理学医学賞を受賞した。
このときEは残念ながらすでに故人となっていた。
しかしながら今では、Eこそノーベル賞を受賞するにふさわしかったことを、おそらく世界中の研究者が認めていることだろう。
さて、こうしてＤＮＡは遺伝子の本体であることがわかってきたわけだが、ほぼ時期を同じくして、そのＤＮＡが果たしてどんな構造をしているのか、その解明に精力を注いだ人物たちがいた。
その中で、一九五三年にその成果を科学誌『N』に発表し、一躍“時の人”となったのが、J（一九二八～）とF（一九一六～二〇〇四）というアメリカとイギリスの二人の科学者であった。
そしてＤＮＡといえば必ずこの二人が最初に登場するほど、JとFは一般の間でもすっかり有名になってしまった。
というのも、彼らが発表した一九五三年の論文は、ＤＮＡの構造を解明しただけではなく、それがどうして「遺伝子」としてはたらくことができるのか、その謎までも完璧に解明した画期的なものだったからだ。
すなわち彼らは、ＤＮＡはまるでらせん階段のような構造をとっていて、階段のそれぞれの「段」が、アデニン（Ａ）とチミン（一、またはグアニン（Ｇ）とシトシン（Ｃ）の二種類のペアからできていることを見つけたのである。
Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃのそれぞれは「塩基」と呼ばれ、ＤＮＡの材料である「ヌクレオチド」の一部となっている。
ＤＮＡは、ヌクレオチドがいくつもいくつも積み重なり、組み上がり、とてつもなく長くなった物質である。
このＤＮＡの材料となるヌクレオチドは、正式には「デオキシリボヌクレオチド」と呼ばれる。
言ってみれば、ＤＮＡという名前のレンガハウスを組み上げるためのレンガが、このヌクレオチドであるわけで、また真珠のネックレスでたとえると、ネックレスの全体がＤＮＡだとすると、一粒一粒の真珠がヌクレオチドに相当するわけだ。
ヌクレオチドが長く連なったとき、それぞれのヌクレオチドからは、あたかも一列にならんだ生徒が右手をまっすぐ横へ伸ばしているかのように、その一部である塩基が横に飛び出した状態になっている。
口一重らせん」という構造からもわかる通り、ＤＮＡは二重になっている。
つまりＤＮＡは、横に飛び出した塩基を介して、もう一本の逆向きに並んだＤＮＡとペアを作って手をつないだような格好をとり、この二重のＤＮＡがらせん状態を作り上げるのである。
このときの塩基同士のペアは、必ずＡとＴ、ＧとＣの間で作られる。
ＡとＧやＴとＣ、ＡとＣやＴとＧの間ではペアは作られない。
このような「アンタじゃなきやダメ」的なベアリングの性質のことを、「相補性」という。
ヌクレオチドは、リン酸、糖、塩基の三つのパーツからできている。
Mが発見した大量のリンは、じつはこのリン酸に由来していたのである。
塩基にはＡ、Ｔ、Ｇ、Ｃの四種類があるので、ヌクレオチドも四種類ということになる。
このヌクレオチドがたくさんつながっていくことで、ＤＮＡの長い鎖ができあがる。
なお「核酸」とは、ヌクレオチドがたくさんつながって長い鎖になった状態（つまりＤＮＡと、後で詳しくご紹介するＲＮＡの状態）を言うのであって、ヌクレオチド一個一個のレベルではこれを「核酸」とは呼ばない。
この、ヌクレオチドがつながっていく結合は、専門的には「ホスホジェステル結合」と呼ばれている。
そして、できあがったＤＮＡは、たくさんの塩基を同じ方向に向けて突き出し、長い長い「櫛」のような状態になる。
ＤＮＡのこの状態のことは、ヌクレオチドがまるで鎖のようにつながっているように見えることから、研究者の間では「ＤＮＡ鎖」と呼ばれており、このＤＮＡ鎖（一本鎖ＤＮＡ）が塩基同士のベアリングを通じて二重になったものは「二本鎖ＤＮＡ」と呼ばれる。
「ＤＮＡ」といえば通常、この二本鎖ＤＮＡのことを指すので、これ以降、「ＤＮＡ」と書いてあったらそれは、二本鎖でらせん状になったＤＮＡのことだとお考えいただきたい。
ＤＮＡの最大の特徴は複製することである。
目の前にたった一個、お皿に載せられて置いてある自分の大好きなお菓子、あんパンでもメロンパンでも、どら焼きでも鯛焼きでも何でもいいが、これを食べてしまつたらもうないんだという悲しい状況にあった時、人は誰でも、ぽかっと二つに割ったそれが、目をつぶっている間に元の一個ずつに”再生”してくれたらいいのにと、ささやかな希望を込めてそう思うものだろう。
現実にはそのようなことは起こらない。
起こればいいのにと切に願うのだが、残念ながらそれは起こらない。
その理由は簡単で、たとえばそれがあんパンだったとすると、そのすぐ周りにあんパンの材料となるべき小麦粉もパン酵母も、小豆も砂糖もないからである。
そしてもう一つ、たとえそれらの材料が周りの空気中に浮かんでいたとしても、それを集めてパンにするためのボールも、泡だて器も、オーブンもないからだ。
ところがこんな魔法のような“再生”が、私たちの体内（細胞内）では、常に行われているのだ。
幸いなことに、私たちの細胞の中にあるＤＮＡには、こうした条件が揃っているため、ＤＮＡをぽかっと二つに割っておくと、きちんと“再生”されて、元と同じＤＮＡが二つ、きれいに出来上がるようになっている。
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