Проф. Дулуман Є.К.

Нобелівський лауреат Френсіс КРІК та атеїзм

(До 50-річчя відкриття ДНК)

If revealed religions

have revealed anything

it is that they

є usually wrong.

(Якщо релігії Одкровення ,

щось там відкривають,

то ці одкровення, звичайно,

виявляються брехливими)

Френсіс Крик

Френсіс Крик

2003 року світова наукова громадськість відзначила 50-річчя відкриття структури ДНК. Російська Академія наук до цієї знаменної події присвятила весь шостий випуск «ВЕСТНИК РОСІЙСЬКОЇ АКАДЕМІЇ НАУК» за 2003 рік, святково назвавши його: ДО 50-РІЧЧЯ ВІДКРИТТЯ СТРУКТУРИ ДНК.

З ґрунтовними аналітичними та інформаційними статтями виступили провідні та всесвітньо відомі наші академіки: Л.Л. Кисельов,"Ювілей найголовнішої молекули"; Є. Д. Свердлов,"Велике відкриття: революція, канонізація, догми та брехня"; В. Л. Карпов,"ДНК, хроматин, гістоновий код". "Клікнувши" мишкою за назвою цих статей, ви отримаєте можливість познайомитися з повними текстами їхніх авторів.

Академік Л.Л. Кисельов пише:

За відкриття структури ДНК Уотсону та Крику у 1962 році було присуджено Нобелівську премію.

Після прочитання статей у академічного вісника я згадав прочитані раніше атеїстичні статті та висловлювання Френсіса Харрі Комптона Крику ( Francis Harry Compton Crick)та його біографію під інтригуючою, якщо не сказати дивною, назвою: « What Mad Pursuit», що можна перекласти як Що шукає божевільний». Можна перекласти і по-іншому, оскільки слово "mad" може означати і "упереджений", і "самозабутній", і "закоханий", і "божевільний", а слово "Pursuit" - "переслідувати", "переконувати", "перебувати" в пошуках". Втім, під час читання автобіографії Крику створюється враження, що він ужив слово «mad» у відповідь на Біблійне звинувачення атеїста в безумстві: «Рече безумець у серці своєму: Бога – ні» (Псалом 13:1; 52:2). Тут англійські переклади Біблії божевільного називають саме словом «mad».

В автобіографії « What Mad Pursuit» є спеціальна глава, яку Крік назвав: "How I Got Inclined Towards Atheism" ("Чому я схилився до атеїзму"). У нас немає можливості переказати всі цікаві та неповторні думки великого вченого про атеїстичний та релігійний світогляд. Наведемо лише три найбільш представницькі, на нашу думку, цитати це найбільшого вченого та переконаного атеїста.

« Одних знань істинного віку землі, про що переконливо свідчать геологічні відкладення, скам'янілості рослин і тварин, не дозволяють інтелігентному розуму вірити буквально, подібно до релігійних фундаменталістів, у все те, що пишеться в Біблії. І якщо деякі повідомлення Біблії явно помилкові, то на підставі чого інші біблійні сказання повинні братися за правду?»

« Християнські релігійні вірування під час формування, можливо, відповідали як уяву віруючих, а й рівню знань тієї епохи. Але, як би це не було сумно, подальші наукові відкриття не лише рішуче спростували християнські вірування, а й виставили їх у непривабливому світлі. Що може бути дурнішим, ніж обґрунтовувати спосіб життя сучасної людини суцільно помилковими ідеями лише на підставі того, що вони ці ідеї колись вважалися істинними? І що може бути важливішим, ніж знайти своє справжнє місце у Всесвіті, усуваючи одне за одним ці порочні залишки ранніх вірувань? Але все ж таки ясно, що ряд таємниць ще чекають свого наукового пояснення. Доки вони не пояснені, вони можуть бути притулком для всякого роду релігійних забобонів.

Для мене справою першорядної важливості було прагнення ідентифікувати ще незрозумілі галузі знання в біології, досягти їх справжнього наукового розуміння. Тільки таким чином можна було підтвердити чи спростувати релігійні вірування».

* * *

« Вражаюча гіпотеза полягає в тому, що ваші радості та смутку, ваші спогади та амбіції, ваше почуття власного «Я» і свобода волі - все це практично не більше ніж прояв діяльності великого комплексу нервових клітин та пов'язаних з ними молекул. Як висловила б це Аліса з казок Льюїса Керролла, ви просто мішок нейронів ».

«Релігії Об'явлення» - це Іудаїзм, Християнство та Іслам, які вважають, що зміст їхньої вірування Відкрито їм Богом у тексті Біблії.

(Англ. FrancisCrick) народився, 8 червня - Нортгемптон, Англія; помер у віці 88 років

Подвійний спіралі ДНК 50 років!

У суботу 28 лютого 1953 р. двоє молодих учених, Дж. Уотсон і Ф. Крік, у невеликій закусочній Eagleу Кембриджі оголосили натовпу людей, що прийшли на ленч, що вони відкрили секрет життя. Через багато років Оділь, дружина Ф.Крика, сказала, що вона, звичайно, не повірила йому: приходячи додому, він часто заявляв що-небудь в цьому роді, але потім виявлялося, що це помилка. Цього разу помилок не було, і з цієї заяви почалася революція в біології, яка триває й досі.

25 квітня 1953 р. у журналі Natureз'явилися відразу три статті щодо структури нуклеїнових кислот. В одній із них, написаній Дж.Уотсоном та Ф.Кріком, була запропонована структура молекули ДНК у вигляді подвійної спіралі. У двох інших, написаних М. Вілкінсом, А. Стоксом, Г. Вілсоном, Р. Франклін і Р. Гослінг, були наведені експериментальні дані, що підтверджують спіральну структуру молекул ДНК. Історія відкриття подвійної спіралі ДНК нагадує пригодницький роман і заслуговує хоча б на короткий виклад.

Найважливіші уявлення про хімічну природу генів та матричний принцип їх відтворення були вперше чітко сформульовані у 1927 р. Н.К. Кільцевим (1872-1940). Його учень Н.В. Тимофєєв-Ресовський (1900–1981) сприйняв ці ідеї та розвинув їх як принцип конваріантної редуплікації генетичного матеріалу. Німецький фізик Макс Дельбрюк (1906–1981; Нобелівська премія 1969 р.), який працював у середині 1930-х рр. в Хімічному інституті кайзера Вільгельма в Берліні, під впливом Тимофєєва-Ресовського, зацікавився біологією настільки, що кинув фізику і став біологом.

Протягом тривалого часу, у повній відповідності до визначення життя, даним Енгельсом, біологи вважали, що спадковою речовиною є якісь особливі білки. Про те, що нуклеїнові кислоти можуть мати до генів якесь відношення, ніхто й не думав – надто вони здавались простими. Так тривало до 1944 р., коли було зроблено відкриття, що докорінно змінило весь подальший розвиток біології.

Цього року була опублікована стаття Освальда Ейвері, Коліна Маклеода та Макліна Маккарті про те, що у пневмококів успадковані властивості передаються від одних бактерій іншим за допомогою чистої ДНК, тобто. саме ДНК є речовиною спадковості. Потім Маккарті і Ейвері показали, що обробка ДНК ферментом (ДНКазой), що розщеплює її, призводить до втрати нею властивостей гена. Досі незрозуміло, чому це відкриття залишилося не відзначеним Нобелівською премією.

Незадовго до того, 1940 р., Л.Полінг (1901–1994; Нобелівські премії 1954 та 1962 рр.) та М.Дельбрюк розробили концепцію молекулярної комплементарності в реакціях антиген-антитіло. В ті ж роки Полінг і Р. Корі показали, що поліпептидні ланцюги можуть утворювати спіральні структури, а пізніше, в 1951 р., Полінг розробив теорію, що дозволяла передбачати види рентгенограм для різних спіральних структур.

Після відкриття Ейвері із співавторами, незважаючи на те, що прихильників теорії білкових генів воно не переконало, стало ясно, що необхідно визначити структуру ДНК. Серед тих, хто зрозумів значення ДНК для біології, почалася гонка за результатами, що супроводжувалася жорсткою конкуренцією.

Рентгенівська установка, що застосовувалася у 1940-х роках. для вивчення кристалічної структури амінокислот та пептидів

У 1947-1950 роках. Е. Чаргафф на підставі численних експериментів встановив правило відповідності між нуклеотидами в ДНК: кількості пуринових та піримідинових основ однакові, причому кількість аденінових основ дорівнює кількості тімінових, а кількість гуанінових основ – кількості цитозинових.

Перші структурні роботи (С.Ферберг, 1949, 1952) показали, що ДНК має спіральну структуру. Маючи величезний досвід визначення структури білків за рентгенограмами, Полінг без сумніву міг би швидко вирішити проблему структури ДНК, якби у нього було чимось пристойних рентгенограм. Однак їх не було, а за тим, що йому вдалося отримати, не вдавалося зробити однозначного вибору на користь однієї з можливих структур. В результаті, кваплячись опублікувати результат, Полінг вибрав невірний варіант: у статті, опублікованій на початку 1953 р., він запропонував структуру у вигляді тринитчастої спіралі, в якій фосфатні залишки утворюють жорстку серцевину, а азотисті основи розташовані на периферії.

Багато років по тому, згадуючи історію відкриття структури ДНК, Вотсон зауважив, що «Лайнус [Полінг] не заслуговував на те, щоб вгадати правильне рішення. Він не читав статей і ні з ким не розмовляв. Більше того, він навіть забув свою статтю з Дельбрюком, в якій йдеться про комплементарність реплікації генів. Він думав, що зможе визначити структуру лише тому, що такий розумний».

Коли Вотсон і Крик розпочали роботу над структурою ДНК, вже багато було відомо. Залишалося отримати надійні рентгеноструктурні дані і інтерпретувати їх на підставі відомостей, що вже були. Як усе це відбувалося, добре описано у відомій книзі Дж.Уотсона «Подвійна спіраль», хоча багато фактів у ній викладено дуже суб'єктивно.

Дж.Уотсон та Ф.Крік на порозі великого відкриття

Звичайно, для того, щоб побудувати модель подвійної спіралі, були потрібні великі знання та інтуїція. Але якби збіги кількох випадковостей, модель могла з'явитися кількома місяцями пізніше, та її авторами були інші ученые. Ось кілька прикладів.

Розалінда Франклін (1920-1958), що працювала з М. Вілкінс (Нобелевська премія 1962 р.) в Кінгс-коледжі (Лондон), отримала найвищої якості рентгенограми ДНК. Але ця робота її цікавила мало, вона вважала її рутинною і не поспішала робити висновки. Цьому сприяли її погані стосунки з Вілкінсом.

На самому початку 1953 р. Вілкінс без відома Р. Франклін показав Уотсон її рентгенограми. Крім того, у лютому того ж року Макс Перутц показав Уотсону та Крику річний звіт Ради з медичних досліджень з оглядом робіт усіх провідних співробітників, включаючи Р.Франклін. Цього виявилося достатньо, щоб Ф.Крік та Дж.Уотсон змогли зрозуміти, як має бути влаштована молекула ДНК.

Рентгенограма ДНК, отримана Р.Франклін

У статті Вілкінса зі співавторами, опублікованій у тому ж номері Nature, Що і стаття Вотсона і Крику, показано, що, судячи з рентгенограм, структура ДНК з різних джерел приблизно однакова і є спіраль, у якої азотисті основи розташовані всередині, а фосфатні залишки зовні.

Стаття Р.Франклін (з її студентом Р.Гослінгом) була написана в лютому 1953 р. Вже у початковому варіанті статті вона описала структуру ДНК у вигляді двох коаксіальних і зрушених один щодо одного вздовж осі спіралей з азотистими основами всередині та фосфатами зовні. За її даними, крок спіралі ДНК у формі (тобто при відносній вологості >70%) становив 3,4 нм, і на один виток припадало 10 нуклеотидів. На відміну від Уотсона та Крику, Франклін не будувала моделей. Для неї ДНК була не цікавішим об'єктом дослідження, ніж кам'яне вугілля та вуглець, якими вона займалася у Франції до приїзду в Кінгс-коледж.

Дізнавшись про модель Вотсона-Кріка, вона від руки дописала в остаточному варіанті статті: "Таким чином, наші загальні уявлення не суперечать моделі Вотсона і Крику, наведеної в попередній статті". Що не дивно, т.к. ця модель була заснована на її експериментальних даних. Але ні Вотсон, ні Крик, незважаючи на найдружніші стосунки з Р. Франклін, ніколи не говорили їй того, що через роки після її смерті багато разів повторювали публічно, що без її даних вони ніколи не змогли б побудувати свою модель.

Р.Франклін (крайня ліворуч) на зустрічі з колегами у Парижі

Р.Франклін померла від раку 1958 р. Багато хто вважає, що, доживи вона до 1962 р., Нобелівському комітету довелося порушити свої суворі правила і вручити премію не трьом, а чотирьом ученим. На знак визнання заслуг її та Вілкінса одна з будівель у Кінгс-коледжі назвали «Франклін-Вілкінс», назавжди поєднавши імена людей, які одна з одною майже не розмовляли.

При знайомстві зі статтею Вотсона та Крику (вона наведена нижче) дивують її малий об'єм та лапідарний стиль. Автори чудово розуміли значення свого відкриття і, тим щонайменше, обмежилися лише описом моделі й короткою вказівкою, що «з постульованої … специфічної освіти пар відразу ж слідує можливий механізм копіювання генетичного матеріалу». Сама модель взята начебто "зі стелі" - немає жодних вказівок на те, як вона була отримана. Не наведено її структурні характеристики, за винятком кроку та числа нуклеотидів на крок спіралі. Утворення пар також описано нечітко, т.к. тоді використовувалися дві системи нумерації атомів у піримідинах. Стаття ілюстрована лише одним малюнком, зробленим дружиною Ф.Кріка. Однак для звичайних біологів перевантажені кристалографічними даними статті Вілкінса і Франклін були важкими для сприйняття, а статтю Вотсона і Крику зрозуміли всі.

Пізніше і Вотсон, і Крик визнавали, що просто боялися у першій статті викладати всі деталі. Це було зроблено в другій статті, під назвою «Генетичні наслідки із структури ДНК» і надрукованій у Nature 30 травня того ж року. У ній наведено обґрунтування моделі, всі розміри та деталі структури ДНК, схеми утворення ланцюгів та спарювання основ, обговорено різні наслідки для генетики. Характер і тон викладу свідчать, що автори цілком упевнені у своїй правоті та важливості свого відкриття. Щоправда, пару Г-Ц вони поєднали лише двома водневими зв'язками, але вже через рік у методичній статті вказали, що можливі три зв'язки. Незабаром Полінг підтвердив це розрахунками.

Відкриття Уотсона та Крику показало, що генетична інформація записана в ДНК чотирилітерним алфавітом. Але потрібно ще 20 років на те, щоб навчитися її читати. Відразу ж постало питання про те, яким має бути генетичний код. Відповідь нього в 1954 р. запропонував фізик-теоретик Г.А. Гамов*: інформація у ДНК кодується триплетами нуклеотидів – кодонами. Це було підтверджено експериментально у 1961 р. Ф.Кріком та С.Бреннером. Потім протягом 3–4 років у роботах М.Ніренберга (Нобелівська премія 1965 р.), С.Очоа (Нобелівська премія 1959 р.), Х.Корани (Нобелівська премія 1965 р.) та ін. було визначено відповідність між кодонами та амінокислотами.

У середині 1970-х років. Ф.Сенгер (нар. 1918; Нобелівські премії 1958 і 1980 рр.), який також працював у Кембриджі, розробив метод визначення послідовностей нуклеотидів у ДНК. Сенгер використав його для визначення послідовності 5386 основ, що становлять геном бактеріофага jХ174. Проте геном цього фага – рідкісний виняток: він є одноланцюжковою ДНК.
Реальна ера геномів почалася травні 1995 р., коли Дж.К. Вентер оголосив про розшифрування першого геному одноклітинного організму – бактерії Haemophilus influenzae. Наразі розшифровано геноми близько 100 різних організмів.

Ще недавно вчені думали, що все в клітині визначається послідовністю підстав у ДНК, проте життя, мабуть, набагато складніше.
Тепер добре відомо, що ДНК нерідко має форму, відмінну від подвійної спіралі Вотсона-Кріка. Понад 20 років тому в лабораторних експериментах було виявлено так звану Z-спіральну структуру ДНК. Це також подвійна спіраль, але закручена в інший бік, порівняно з класичною структурою. До недавнього часу вважалося, що Z-ДНК не має відношення до живих організмів, але нещодавно група дослідників з Національних інститутів серця, легенів та крові (США) виявила, що один із генів імунної системи активується лише тоді, коли частина його регуляторної послідовності переходить у Z-форми. Тепер передбачається, що тимчасове утворення Z-форми може бути необхідною ланкою у регуляції експресії багатьох генів. У деяких випадках вірусні білки зв'язуються з Z-ДНК і призводять до пошкодження клітин.

Крім спіральних структур ДНК може утворювати добре відомі скручені кільця у прокаріотів та деяких вірусів.

Минулого року С.Найдл з Інституту досліджень раку (Лондон) виявив, що нерегулярні кінці хромосом – теломери, що є одиночними ланцюгами ДНК, – можуть складатися в дуже регулярні структури, що нагадують пропелер). Подібні структури були виявлені і в інших ділянках хромосом і отримали назву G-квадруплексів, оскільки утворюються ділянками ДНК багатими гуаніном.

Очевидно, такі структури сприяють стабілізації ділянок ДНК, у яких вони утворюються. Один із G-квадруплексів був виявлений безпосередньо поруч із геном c-MYCактивація якого викликає рак. У цьому випадку він може запобігати зв'язуванню з ДНК білків – активаторів гена, і дослідники вже розпочали пошук препаратів, що стабілізують структуру G-квадруплексів, сподіваючись, що вони допоможуть у боротьбі з раком.

Останніми роками було виявлено як здатність молекул ДНК до формування структур, відмінних від класичної подвійний спіралі. На подив вчених, у ядрі клітини молекули ДНК перебувають у безперервному русі, як би «танцюють».

Давно відомо, що ДНК утворює комплекси з білками-гістонами в ядрі з протаміном у сперматозоїдах. Однак ці комплекси вважалися міцними та статичними. За допомогою сучасної відеотехніки вдалося зняти динаміку цих комплексів у реальному часі. Виявилося, що молекули ДНК постійно утворюють швидкоплинні зв'язки один з одним і з різноманітними білками, які, як мухи, в'ються навколо ДНК. Деякі білки рухаються з такою швидкістю, що від одного боку ядра до іншого проходять за 5 с. Навіть гістон Н1, найбільш міцно пов'язаний з молекулою ДНК, щохвилини дисоціює і знову зв'язується з нею. Ця зміна зв'язків допомагає клітині регулювати активність своїх генів – ДНК постійно перевіряє наявність у своєму оточенні факторів транскрипції та інших регуляторних білків.

Ядро, яке вважалося досить статичним утворенням – сховищем генетичної інформації, – насправді живе бурхливим життям, і від того, якою є хореографія його компонентів, багато в чому залежить благополуччя клітини. Деякі хвороби людини можуть бути спричинені порушеннями координації цих молекулярних танців.

Очевидно, що за такої організації життя ядра його різні ділянки нерівноцінні – найактивніші «танцюристи» мають бути ближчими до центру, а найменш активні – до стінок. Так воно й виявилося. Наприклад, у людини хромосома 18, у якій лише кілька активних генів, завжди знаходиться поблизу межі ядра, а набита активними генами хромосома 19 завжди поблизу його центру. Більше того, рух хроматину та хромосом і навіть просто взаємне розташування хромосом, мабуть, впливає на активність їх генів. Так, близьке розташування хромосом 12, 14 і 15 в ядрах клітин лімфоми миші вважають фактором, що сприяє перетворенню клітини на ракову.

Минуло півстоліття в біології стали епохою ДНК - в 1960-х рр. н. розшифровано генетичний код, у 1970-х роках. отримано рекомбінантні ДНК та розроблено методи секвенування, у 1980-х рр. розроблено полімеразну ланцюгову реакцію (ПЛР), в 1990 р. розпочато проект «Геном людини». Один із друзів та колег Вотсона, У.Гілберт, вважає, що традиційна молекулярна біологія померла – тепер усе можна з'ясувати, вивчаючи геноми.

Ф.Крік серед співробітників лабораторії молекулярної біології у Кембриджі

Зараз, переглядаючи статті Вотсона і Крику 50-річної давності, дивуєшся, як багато припущень виявилися вірними або близькими до істини – адже у них не було майже жодних експериментальних даних. Щодо самих авторів, п'ятдесятиріччя відкриття структури ДНК обидва вчені зустрічають, активно працюючи тепер уже в різних галузях біології. Дж.Уотсон був одним із ініціаторів проекту «Геном людини» і продовжує працювати в галузі молекулярної біології, а Ф.Крік на початку 2003 р. опублікував статтю про природу свідомості.

* Георгій Антонович Гамов (1904–1968, емігрував до США 1933 р.) – одне із найбільших учених XX в. Він автор теорії тета-розпаду та тунельного ефекту в квантовій механіці; рідко-крапельної моделі атомного ядра – основи теорій ядерного розпаду та термоядерних реакцій; теорії внутрішньої структури зірок, яка показала, що джерелом сонячної енергії є термоядерні реакції; теорії "Великого вибуху" в еволюції Всесвіту; теорії реліктового випромінювання у космології. Добре відомі його науково-популярні книги, такі як серія книг про містера Томпкінса («Містер Томпкінс у Країні чудес», «Містер Томпкінс всередині себе» та ін.), «Раз, два, три… нескінченність», «Планета під назвою Земля " та ін.

Джеймс Вотсон - піонер молекулярної біології, який, поряд з Френсісом Криком і Морісом Уілкінс, вважається першовідкривачем подвійної спіралі ДНК. 1962 року за свою роботу вони стали лауреатами Нобелівської премії з медицини.

Джеймс Вотсон: біографія

Народився в Чикаго, США, 6 квітня 1928 року. Навчався у школі імені Хораса Манна, а потім у середній школі Саут-Шора. У віці 15 років вступив до Чикагського університету за експериментальною програмою стипендій для обдарованих дітей. Інтерес до життя птахів привів Джеймса Уотсона до вивчення біології, і в 1947 йому було присвоєно ступінь бакалавра наук в галузі зоології. Після прочитання епохальної книги Ервіна Шредінгера "Що таке життя?" він перейшов на генетику.

Отримавши відмову в Каліфорнійському технологічному інституті та Гарварді, Джеймс Вотсон виграв стипендію для вступу до аспірантури в університеті Індіани. У 1950 році за роботу про вплив рентгенівського випромінювання на розмноження вірусів-бактеріофагів йому було присвоєно докторський ступінь із зоології. З Індіани Уотсон переїхав до Копенгагену і продовжив вивчення вірусів як співробітник Національної дослідницької ради.

Розгадати ДНК!

Після відвідування нью-йоркської лабораторії в Колд-Спрінг-Харборі, де він ознайомився з результатами досліджень Херші та Чейза, Уотсон переконався, що ДНК є молекулою, яка відповідає за передачу генетичної інформації. Він захопився думкою у тому, що й зрозуміти її структуру, можна встановити, як дані передаються між клітинами. Дослідження вірусів вже не цікавили його так сильно, як це новий напрямок.

Весною 1951 року на конференції у Неаполі він познайомився з Морісом Уілкінсом. Останній показував результати перших спроб застосування рентгенівської дифракції для зйомки молекули ДНК. Вотсон, схвильований даними Уілкінса, восени прибув до Великобританії. Він влаштувався в Кавендіську лабораторію, де почав співпрацювати з Френсісом Криком.

Перші спроби

У спробі розгадати молекулярну структуру ДНК Джеймс Вотсон і Френсіс Крік вирішили використати підхід, що базувався на побудові моделей. Обидва були переконані, що розгадка її будівлі відіграватиме ключову роль у розумінні передачі генетичної інформації від батьківських до дочірніх клітин. Біологи усвідомлювали, що відкриття структури ДНК буде найбільшим науковим проривом. У той же час вони знали про існування конкурентів серед інших вчених, таких як Лайнус Полінг.

Крик і Джеймс Вотсон ДНК моделювали з великими труднощами. Ніхто з них не мав хімічної освіти, тому використовували стандартні підручники з хімії, щоб вирізати картонні конфігурації хімічних зв'язків. Запрошений аспірант зазначив, що, згідно з новими даними, відсутніми в книгах, одні з його картонних хімічних зв'язків використовувалися у зворотному напрямку. Приблизно водночас Вотсон відвідав лекцію Розалінд Франклін у сусідньому Королівському коледжі. Очевидно, він не дуже уважно слухав.

Непробачна помилка

Внаслідок помилки перша спроба вчених побудувати модель ДНК зазнала провалу. Джеймс Вотсон і Френсіс Крик побудували потрійну спіраль із основами азоту на зовнішній стороні структури. Коли вони представили модель колегам, Розалінд Франклін піддала її жорсткій критиці. Результати її досліджень ясно доводили існування двох форм ДНК. Більш волога з них відповідала тій, яку намагалися побудувати Вотсон і Крик, але вони створили модель ДНК без води, що була в ній. Франклін зазначила, що якби її роботи були правильно тлумачені, то основи азоту розташовувалися б усередині молекули. Відчуваючи незручність від такого публічного провалу, директор Кавендішської лабораторії рекомендував дослідникам відмовитися від їхнього підходу. Вчені офіційно зайнялися іншими напрямками, але приватно продовжували думати про проблему ДНК.

Підглянуте відкриття

Вілкінс, який працював у Королівському коледжі з Франклін, знаходився з нею в особистому конфлікті. Розалінд була така нещаслива, що вирішила перенести свої дослідження в інше місце. Незрозуміло як, але Вілкінс отримав у своє розпорядження один із її найкращих рентгенівських знімків молекули ДНК. Можливо, вона навіть сама дала йому, коли проводила чищення свого офісу. Але виразно, що він виніс зображення з лабораторії без дозволу Франклін і показав його своєму приятелеві Вотсону в Кавендіші. Згодом у своїй книзі «Подвійна спіраль» той писав, що в мить, коли побачив знімок, у нього відвисла щелепа і почастішав пульс. Все було неймовірно простіше, ніж раніше отримана А-форма. Крім того, чорний хрест відображень, які домінували на фото, міг виникнути лише зі спіральної структури.

Лауреат Нобелівської премії

Біологи використовували нові дані для створення дволанцюгової моделі спіралі з азотистими основами в парах А-Т та C-G у центрі. Таке спарювання відразу ж підказало Крику, що одна сторона молекули може бути шаблоном для точного повторення послідовностей ДНК передачі генетичної інформації під час поділу клітини. Ця друга вдала модель була представлена ​​в лютому 1951 р. У квітні 1953 року вони опублікували свої висновки в журналі Nature. Стаття викликала сенсацію. Вотсон і Крик встановили, що ДНК має форму подвійної спіралі, або «гвинтові сходи». Два ланцюжки в ньому від'єднувалися, подібно до «блискавки», і відтворювали відсутні частини. Таким чином, кожна молекула дезоксирибонуклеїнової кислоти здатна створити дві ідентичні копії.

Абревіатура ДНК та елегантна модель подвійної спіралі стали відомі усьому світу. Вотсон і Крик також уславилися. Їх відкриття справило революцію у вивченні біології та генетики, яка уможливила методи генної інженерії, що використовуються в сучасній біотехнології.

Стаття в Nature призвела до присудження їм і Вілкінс Нобелівської премії в 1962 р. Правила Шведської академії дозволяють нагородження не більше трьох учених. Розалінд Франклін померла від раку яєчників у 1958 році. Вілкінс згадав її мимохідь.

У рік отримання Нобелівської премії Вотсон одружився з Елізабет Льюїс. У них народилося двоє синів: Руфус та Дункан.

Продовження роботи

Джеймс Вотсон продовжував працювати з багатьма іншими вченими протягом 1950-х років. Його геній полягав у вмінні координувати роботу різних людей та об'єднувати їх результати для нових висновків. У 1952 році він використовував рентгенівський анод, що обертається, щоб продемонструвати спіральну будову вірусу тютюнової мозаїки. З 1953 до 1955 р.р. Уотсон співпрацював із вченими з Каліфорнійського технологічного інституту для моделювання структури РНК. З 1955 по 1956 р. він знову працював із Криком над розкриттям принципів будови вірусів. У 1956 році переїхав до Гарварду, де досліджував РНК та синтез білка.

Скандальна хроніка

У 1968 році побачила світ скандальна книга про ДНК, автором якої був Джеймс Вотсон. «Подвійна спіраль» була сповнена принизливих коментарів та злопам'ятних описів багатьох людей, які брали участь у відкритті, особливо Розалінд Франклін. Через це видання Harvard Press відмовилося друкувати книгу. Тим не менш, твір був опублікований і мав великий успіх. У пізнішій редакції Уотсон вибачився за своє трактування Франклін, заявивши, що він не знав про той тиск, з яким вона зіткнулася в 1950 як жінка-дослідник. Найбільший прибуток він отримав від видання двох підручників – «Молекулярна біологія гена» (1965) та «Молекулярна біологія клітини та рекомбінантних ДНК» (оновлене видання 2002 року), які досі виходять із друку. У 2007 р. він опублікував автобіографію «Уникайте нудних людей. Уроки життя у науці».

Джеймс Вотсон: внесок у науку

У 1968 році він став директором лабораторії в Колд-Спрінг-Харборі. У той час інститут зазнавав фінансових труднощів, але Уотсон виявився дуже успішним у пошуку донорів. Очолювана ним установа вийшла у світові лідери за рівнем робіт у галузі молекулярної біології. Її співробітники розкрили природу раку та вперше виявили його гени. Щороку в Колд-Спрінг-Харбор приїжджають понад 4000 вчених з усього світу - такий глибокий вплив Інституту міжнародних генетичних досліджень.

В 1990 Уотсон був призначений керівником проекту «Геном людини» Національного інституту здоров'я. Він використав свої здібності збирати кошти, щоб вести цей проект до 1992 року. Він пішов через конфлікт щодо патентування генетичної інформації. Джеймс Вотсон вважав, що це тільки завадить дослідженням вчених, які працюють над проектом.

Спірні висловлювання

Його перебування в Колд-Харбор закінчилося раптово. 14 жовтня 2007 року дорогою на конференцію до Лондона його запитали про події у світі. Джеймс Вотсон, вчений зі світовим ім'ям, відповів, що затьмарений перспективами Африки. За його словами, вся сучасна соціальна політика полягає в тому, що інтелект її мешканців такий самий, як у решти, але результати тестів свідчать про те, що це не так. Він продовжив свою думку ідеєю, що прогрес в Африці утруднюється поганим генетичним матеріалом. Публічний протест проти цього висловлювання змусив Колд-Спрінг-Харбор просити його відставку. Вчений пізніше вибачився та відмовився від своїх висловлювань, заявивши, що «наукових підстав для цього немає». У своїй прощальній промові він висловив своє бачення, що «остаточна перемога (над раком та психічними захворюваннями) знаходиться в межах нашої досяжності».

Незважаючи на ці невдачі, генетик Джеймс Вотсон продовжує робити спірні заяви і сьогодні. У вересні 2013 року в інституті Аллена в Сіетлі на зустрічі, присвяченій вивченню мозку, він знову зробив суперечливу заяву про своє переконання в тому, що збільшення діагностованих спадкових захворювань може бути пов'язане з пізнішим народженням дітей. "Чим старше ви стаєте, тим у вас більше шансів, що у вас будуть дефектні гени", - сказав Вотсон, також висловивши думку про те, що генетичний матеріал повинен збиратися у людей не старше 15 років для подальшого зачаття через екстракорпоральне запліднення. На його думку, це знизило б шанси на те, що життя батьків буде зіпсоване народженням дитини з фізичними або психічними розладами.

Відкриття існування дубльованої спіралі ДНК виявилося переломним моментом у біології. Зробили його англієць Френсіс Крік та американець Джеймс Вотсон. У 1962 році вченим було вручено Нобелівську премію.

Їх відносять до найрозумніших людей планети. Крик зробив безліч відкриттів у різних галузях, не обмежуючись генетикою. Вотсон рядом висловлювань заробив собі погану славу, але це більше характеризує його як неординарну особистість.

Дитинство

Френсіс Крик народився 1916 року в Англії в Нортхемптоні. Його батько був успішним бізнесменом і мав взуттєву фабрику. Він ходив до звичайної середньої школи. Після війни доходи у сім'ї значно скоротилися, глава вирішив перевести сім'ю до Лондона. Френсіс закінчив школу Мілл-Хілл, де захоплювався математикою, фізикою та хімією. Пізніше він відучився у Лондонському університетському коледжі та визнаний бакалавром природничих наук.

Тоді на іншому континенті народився його майбутній колега – Джеймс Вотсон. З дитинства він відрізнявся від звичайних дітей, тоді вже Джеймсу пророкували світле майбутнє. Народився він у Чикаго у 1928 році. Батьки оточили його любов'ю та радістю.

Вчитель у першому класі відзначив його розум, що не відповідає віку. Після 3-го класу він взяв участь у інтелектуальній вікторині для дітей на радіо. Вотсон показав чудові здібності. Пізніше його запросять до Чиказького чотирирічного університету, де він захопиться орнітологією. Маючи диплом бакалавра, юнак вирішує продовжити навчання в університеті Блумінгтона в Індіані.

Інтерес до наук

В Індіанському університеті Вотсон займається генетикою і потрапляє в поле зору біолога Сальвадора Лаурія і блискучого генетика Дж. Меллера. Результатом співпраці стала дисертація про вплив рентгенівських променів на бактерії та віруси. Після блискучого захисту Джеймс Вотсон стає доктором наук.

Подальші дослідження бактеріофагів відбуватимуться у далекій Данії – Копенгагенському університеті. Вчений активно працює над упорядкуванням моделі ДНК та вивченням її властивостей. Його колегою є талановитий біохімік Герман Калькар. Проте доленосна зустріч із Френсісом Криком відбудеться в Університеті Кембріджа. Починаючий учений Вотсон, якому лише 23 роки, запросить Френсіса до своєї лабораторії для спільної роботи.

До Другої світової війни Крик вивчав в'язкість води у різних станах. Пізніше йому довелося працювати на Військово-Морське міністерство – розробляє міни. Переломним моментом стане прочитання книги Шредінгера. Ідеї ​​автора підштовхнули Френка до вивчення біології. З 1947 року він працює в лабораторії Кембріджа, вивчаючи рентгенівську дифракцію, органічну хімію та біологію. Його керівником став Макс Перуц, який вивчає структуру білків. У Крику виникає інтерес до визначення хімічної основи генетичного коду.

Розшифровка ДНК

Навесні 1951 року в Неаполі проходив симпозіум, де Джеймс знайомиться з англійськими вченим Морісом Уїлкінсом і дослідницею Розалін Франклін, які також проводять аналіз ДНК. Вони визначили, що будова клітини схожа на гвинтові сходи – має подвійну форму спіралі. Їхні експериментальні дані підштовхнули Уотсона та Крику до подальших досліджень. Вони вирішують визначити склад нуклеїнових кислот та вимагають необхідного фінансування — субсидії від Національного товариства з вивчення дитячого паралічу.

У 1953 році вони повідомлять світ про структуру ДНК і представлять готову модель молекули.

Всього за 8 місяців два геніальні вчені узагальнять отримані результати своїх експериментів з даними, що мають. Через місяць із кульок та картону буде зроблена тривимірна модель ДНК.

Про відкриття заявив директор лабораторії Кевендіша Лоуренс Бреґґ на бельгійській конференції, яка відбулася 8 квітня. Але важливість відкриття визнали не одразу. Тільки 25 квітня після виходу статті в науковому журналі «Nature» вчені-біологи та інші лауреати оцінили цінність нових знань. Подія віднесли до найбільшого відкриття століття.

У 1962 році англійці Вілкінс і Крик з американцем Вотсоном були номіновані на Нобелівську премію з медицини. На жаль, Розалінда Франклін померла 4 роки тому і не опинилася серед претендентів. З цього приводу був гучний скандал, тому що в моделі використовувалися дані експериментів Франклін, хоча офіційного дозволу вона не давала. Крик і Вотсон щільно співпрацювали з її напарником Вілкінсом, а сама Розалінда до кінця життя не дізналася про важливість своїх експериментів для медицини.

Вотсону за відкриття звели пам'ятник у Нью-Йорку. Вілкінс і Крик не удостоїлися подібної честі, тому що не мали американського громадянства.

Кар'єра

Після відкриття структури ДНК шляхи Вотсона та Крику розходяться. Джеймс стає старшим співробітником на кафедрі біології в університеті Каліфорнії, а пізніше - професором. 1969 року йому пропонують очолити Лонг-Айлендську лабораторію молекулярної біології. Вчений відмовляється від роботи в Гарварді, де працював із 1956 року. Життя, що залишилося, він присвятить нейробіології, вивченню впливу вірусів і ДНК на рак. Під керівництвом вченого лабораторія вийшла новий рівень якості досліджень, значно збільшилося її фінансування. Gold Spring Harbor стала найкращим світовим центом з вивчення молекулярної біології. З 1988 по 1992 рік Вотсон бере активну участь у ряді проектів з вивчення геному людини.

Крик після світового визнання стає завідувачем біологічної лабораторії у Кембриджі. У 1977 р. він переїжджає в Сан-Дієго, Каліфорнія, для вивчення механізмів сновидінь та зору.

1983 року з математиком Гр. Мітчисоном він припустив: сновидіння – здатність мозку звільнитися від марних та надмірних асоціацій, які були накопичені вдень. Вчені назвали сни профілактикою навантаження нервової системи.

У 1981 році вийшла книга Френсіса Крику «Життя як воно є: його походження та природа», де автор висловлює припущення про походження життя на Землі. За його версією, першими жителями планети стали мікроорганізми з інших космічних об'єктів. Це пояснює схожість генетичного коду всіх живих об'єктів. Помер вчений у 2004 році від онкології. Його кремували, а порох розсіяли над Тихим океаном.

У 2004 році Вотсон стає ректором, але в 2007 році йому довелося піти з цієї посади за висловлювання про генетичний зв'язок походження (раси) та рівень інтелекту. Вчений любить провокаційно та образливо коментувати роботу своїх колег, Франклін не стала винятком. Деякі висловлювання були сприйняті як випади на адресу людей з ожирінням і гомосексуалами.

У 2007 році Вотсон випускає свою автобіографію «Уникайте занудства». У 2008 році виступав у МДУ із публічною лекцією. Вотсона називають першою людиною з повністю розшифрованим геномом. Нині вчений працює над пошуком генів, відповідальних за психічні захворювання.

Крик та Вотсон відкрили нові можливості для розвитку медицини. Переоцінити значущість їхньої наукової діяльності неможливо.

Для нас важлива актуальність та достовірність інформації. Якщо ви знайшли помилку або неточність, будь ласка, повідомте нам. Виділіть помилкута натисніть клавіші Ctrl+Enter .

Англійський фізик (за освітою), лауреат Нобелівської премії з фізіології та медицини за 1962 рік (спільно з Джеймсом Вотсономі Морісом Вілкінсом) з формулюванням: «за відкриття ними молекулярної структури нуклеїнових кислот та її значення у передачі інформації у живій матерії».

Під час Другої світової війни працював у Адміралтействі, де розробляв магнітні та акустичні міни для англійського флоту.

У 1946 році Френсіс Крикпрочитав книгу Ервіна Шредінгера: Що таке життя з погляду фізики? і вирішив залишити дослідження в галузі фізики та зайнятися проблемами біології. Пізніше він написав, що для того, щоб перейти від фізики до біології, потрібно «майже заново народитися».

У 1947 році Френсіс Крикзалишив Адміралтейство, і приблизно одночасно з Лайнусом Полінгомвисунув гіпотезу, що дифракційна картина білків визначалася альфа-спіралями, обгорнутими одна навколо одної.

Френсіс Крік цікавився двома фундаментальними невирішеними проблемами біології:
- Як молекули дозволяють здійснити перехід від неживого до живого?
- Як мозок здійснює мислення?.

У 1951 році Френсіс Крикпознайомився з Джеймсом Вотсономі разом вони у 1953 р. звернулися до аналізу структури ДНК.

«Кар'єру Ф. Крикуне можна назвати швидкою та яскравою. У свої тридцять п'ять він ще неотримав статус PhD (PhD приблизно відповідає званню кандидата наук - Прим. І.Л. Вікентьєва).
Німецькі бомби зруйнували лабораторію в Лондоні, де він мав займатися виміром в'язкості теплої води під тиском.
Крик не дуже засмутився через те, що його кар'єра у фізиці зайшла в глухий кут. Його й раніше манила собі біологія, тому він швидко знайшов собі роботу у Кембриджі, де його темою стало вимірювання в'язкості цитоплазми клітин. Крім того, він займався кристалографією в Кавендіші.
Але у Крику не вистачало ні терпіння, щоб успішно розвивати свої наукові ідеї, ні належної старанності для того, щоб розвивати чужі. Його постійні глузування з оточуючих, зневага до своєї кар'єри разом із самовпевненістю і звичкою давати поради іншим дратували колег по Кавендишу.
Але Крик і сам був не в захваті від наукового спрямування лабораторії, що сконцентрувалася виключно на білках. Він був упевнений, що пошук іде не в тому напрямку. Таємниця генів ховається над білках, а ДНК. Спокушений ідеями ВотсонаВін закинув власні дослідження і зосередився на вивченні молекули ДНК.
Так з'явився великий дует двох по-дружньому суперничаючих талантів: молодого амбітного американця, який знає трохи біологію, і яскраво мислячого, але незібраного тридцятип'ятирічного британця, який знається на фізиці.
Поєднання двох протилежностей викликало екзотермічну реакцію.
Вже через кілька місяців, зібравши докупи свої і раніше отримані іншими, але не оброблені дані, двоє вчених підійшли впритул до найбільшого відкриття у всій історії людства - розшифровці структури ДНК. […]
Але помилок не було.
Все виявилося надзвичайно просто: ДНК містить у собі код, записаний уздовж усієї її молекули - елегантно витягнутої подвійної спіралі, яка може бути як завгодно довгою.
Код копіюється завдяки хімічній спорідненості між складовими хімічними сполуками – літерами коду. Комбінації букв є текст прописи молекули білка, записаний поки невідомим кодом. Приголомшливою була простота та витонченість структури ДНК.
Пізніше Річард Докінс (Richard Dawkinsписав: "Що дійсно було революційним в ері молекулярної біології, що настала після відкриття Уотсона і Крику, - це те, що код життя був записаний у цифровій формі, до неймовірного схожої на код комп'ютерної програми".

Метт Рідлі, Геном: автобіографія виду в 23 розділах, М., «Ексмо», 2009, с.69-71.

Проаналізувавши отримані Морісом Вілкінсомдані з розсіювання рентгенівських променів на кристалах ДНК, Френсіс Крикразом з Джеймсом Вотсономпобудував в 1953 модель тривимірної структури цієї молекули, що отримала назву «Модель Вотсона - Крику».

Френсіс Крикнаписав синові в 1953 горду: « Джим Вотсоні я зробили, можливо, найважливіше відкриття... Тепер ми впевнені, що ДНК це код. Так, послідовність підстав («літер») робить один ген несхожим на інший (так само, як відрізняються одна від одної сторінки друкованого тексту). Ти можеш уявити, як Природа робить копії генів: якщо два ланцюги розплести на два окремі ланцюги, Ф кожен ланцюг приєднає ще один ланцюг, то А завжди буде з Т, а Г - з Ц, і ми отримаємо дві копії замість однієї. Іншими словами, ми думаємо, що знайшли основоположний механізм, за допомогою якого життя виникає з життя... Можеш зрозуміти, як ми схвильовані».

Цитується за Метт Рідлі, Життя - це дискретний код, в Сб: Теорії всього на світі / За ред. Джона Брокмана, М., Біном; "Лабораторія знань", 2016 р., с. 11.

Саме Френсіс Крик 1958 року «… з формулював «центральну догму молекулярної біології», за якою передача спадкової інформації йде лише в одному напрямку, а саме від ДНК до РНК та від РНК до білка .
Сенс її полягає в тому, що генетична інформація, записана в ДНК, реалізується у вигляді білків, але не безпосередньо, а за допомогою спорідненого полімеру - рибонуклеїнової кислоти (РНК), і цей шлях від нуклеїнових кислот до білків необоротний. Отже, ДНК синтезується на ДНК, забезпечуючи власну редуплікацію, тобто. відтворення вихідного генетичного матеріалу у поколіннях. РНК також синтезується на ДНК, у результаті відбувається переписування (транскрипцій) генетичної інформації у форму численних копій РНК. Молекули РНК є матрицями для синтезу білків - генетична інформація транслюється у форму поліпептидних ланцюгів».

Гнатик Є.М., Людина та її перспективи у світлі антропогенетики: філософський аналіз, М., Вид-во Російського університету дружби народів, 2005 р., с. 71.

«У 1994 році вийшла книга, що викликала широкий резонанс Френсіса Крику«Дивовижна гіпотеза. Науковий пошук душі».
Крик налаштований скептично стосовно філософів та філософії взагалі, вважаючи неплідними їхні абстрактні міркування. Отримавши Нобелівську премію за розшифровку ДНК (разом з Дж. Вотсономі М. Уілкінс), він поставив перед собою наступне завдання: розшифрувати природу свідомості на основі конкретних фактів роботи мозку.
За великим рахунком його хвилює не питання «що таке свідомість?», бо як мозок виробляє його.
Він каже: ««Ви», Ваші радості та смутку, Ваші спогади та амбіції, Ваше почуття особистісної тотожності та свободи волі насправді є не більшим, ніж поведінка величезної спільноти нервових клітин та їх взаємодіючих молекул».
Найбільше Крику посідає питання: який характер структур та закономірностей, що забезпечують зв'язок та єдність свідомого акту («the binding problem»)?
Чому одержувані мозком дуже різні стимули виявляються пов'язаними між собою таким чином, що в результаті продукують уніфікований досвід, наприклад образ кота, що йде?
Саме характері зв'язків мозку, вважає він, слід шукати пояснення феномену свідомості.
«Дивовижна гіпотеза», власне, полягає в тому, що ключем до розуміння природи свідомості та її якісних образів, можливо, є синхронізовані спалахи нейронів, що фіксуються в дослідах, в діапазоні від 35 до 40 Герц у мережах, що пов'язують таламус із корою головного мозку.
Природно, як і філософи, і когнітивні вчені засумнівалися, що з коливання нервових волокон, можливо, справді пов'язаних із проявом феноменальних рис досвіду, можна будувати гіпотези про свідомість та її когнітивні процеси мислення».

Юдіна Н.С., Свідомість, фізикалізм, наука, в Сб: Проблема свідомості у філософії та науці / За ред. Д.І. Дубровського, М., "Канон +", 2009, с.93.