Opdagelsen af ​​DNA-dobbelthelixen var en af ​​de vigtigste milepæle i verdensbiologiens historie; Vi skylder denne opdagelse til duoen James Watson og Francis Crick. På trods af det faktum, at Watson har opnået berømmelse for visse udsagn, er det simpelthen umuligt at overvurdere vigtigheden af ​​hans opdagelse.

James Dewey Watson - amerikansk molekylærbiolog, genetiker og zoolog; Han er bedst kendt for sin deltagelse i opdagelsen af ​​DNA-strukturen i 1953. Vinder af Nobelprisen i fysiologi eller medicin.

Efter at have afsluttet sin eksamen fra University of Chicago og Indiana University, brugte Watson noget tid på at forske i kemi hos biokemikeren Herman Kalckar i København. Han flyttede senere til Cavendish Laboratory ved University of Cambridge, hvor han første gang mødte sin kommende kollega og kammerat Francis Crick.

Watson og Crick kom op med ideen om en DNA-dobbelt helix i midten af ​​marts 1953, mens de studerede eksperimentelle data indsamlet af Rosalind Franklin og Maurice Wilkins. Opdagelsen blev annonceret af Sir Lawrence Bragg, direktør for Cavendish Laboratory; Dette skete på en belgisk videnskabelig konference den 8. april 1953. Det vigtige udsagn blev dog faktisk ikke bemærket af pressen. Den 25. april 1953 blev en artikel om opdagelsen publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature. Andre biologiske videnskabsmænd og en række nobelpristagere satte hurtigt pris på opdagelsens monumentalitet; nogle kaldte det endda det største videnskabelig opdagelse 20. århundrede.

I 1962 modtog Watson, Crick og Wilkins Nobelprisen i fysiologi eller medicin for deres opdagelse. Den fjerde deltager i projektet, Rosalind Franklin, døde i 1958 og kunne som følge heraf ikke længere kvalificere sig til prisen. Watson blev også tildelt et monument på American Museum of Natural History i New York for sin opdagelse; da sådanne monumenter kun er opført til ære for amerikanske videnskabsmænd, blev Crick og Wilkins efterladt uden monumenter.

Watson regnes stadig som en af ​​de største videnskabsmænd i historien; mange mennesker kunne dog åbenlyst ikke lide ham som person. James Watson har flere gange været involveret i ret højt profilerede skandaler; en af ​​dem var direkte relateret til hans arbejde - faktum er, at mens de arbejdede på DNA-modellen, brugte Watson og Crick data indhentet af Rosalind Franklin uden hendes tilladelse. Forskerne arbejdede ret aktivt sammen med Franklins partner, Wilkins; Rosalind selv vidste muligvis ikke før i slutningen af ​​sit liv, hvor meget vigtig rolle hendes eksperimenter spillede en rolle i forståelsen af ​​DNA's struktur.

Fra 1956 til 1976 arbejdede Watson på Harvards biologiafdeling; I denne periode var han primært interesseret i molekylærbiologi.

I 1968 modtog Watson en stilling som direktør for Cold Spring Harbor Laboratory i Long Island, New York; Takket være hans indsats er kvalitetsniveauet i laboratoriet steget markant forskningsarbejde, og finansieringen er forbedret markant. Watson selv var primært involveret i kræftforskning i denne periode; Undervejs gjorde han laboratoriet under hans kontrol til et af de bedste centre for molekylærbiologi i verden.

I 1994 blev Watson præsident for forskningscentret, og i 2004 - rektor; i 2007 forlod han sin stilling efter at have fremsat ret upopulære udtalelser om eksistensen af ​​en sammenhæng mellem intelligensniveau og oprindelse.

Fra 1988 til 1992 samarbejdede Watson aktivt med National Institutes of Health og hjalp med at udvikle Human Genome Project.

Watson var også berygtet for at komme med åbenlyst provokerende og ofte stødende kommentarer om sine kolleger; blandt andre talte han om Franklin i sine taler (efter hendes død). En række af hans udtalelser kunne opfattes som angreb mod homoseksuelle og tykke mennesker.

James Watson er en pioner inden for molekylærbiologi, som sammen med Francis Crick og Maurice Wilkins betragtes som opdageren af ​​DNA-dobbelthelixen. I 1962 modtog de Nobelprisen i medicin for deres arbejde.

James Watson: biografi

Født i Chicago, USA, 6. april 1928. Han studerede på Horace Mann-skolen og derefter kl Gymnasium Sydkysten. I en alder af 15 kom han ind på University of Chicago under et eksperimentelt stipendieprogram for begavede børn. Interessen for fuglelivet fik James Watson til at studere biologi, og i 1947 blev han tildelt en bachelorgrad i zoologi. Efter at have læst Erwin Schrödingers skelsættende bog Hvad er livet? han skiftede til genetik.

Efter at være blevet afvist af Caltech og Harvard, vandt James Watson et stipendium til at forske ved Indiana University. I 1950, for sit arbejde med virkningerne af røntgenstråling på reproduktion af bakteriofagvira, blev han tildelt en doktorgrad i zoologi. Fra Indiana flyttede Watson til København og fortsatte med at studere virus som fellow ved Det Nationale Forskningsråd.

Optrævl DNA!

Efter at have besøgt New York-laboratoriet i Cold Spring Harbor, hvor han gennemgik resultaterne af Hershey og Chases forskning, blev Watson overbevist om, at DNA var det molekyle, der var ansvarlig for at overføre genetisk information. Han blev fascineret af ideen om, at hvis vi forstod dens struktur, kunne vi finde ud af, hvordan data blev overført mellem celler. Virusforskning interesserede ham ikke længere så meget som denne nye retning.

I foråret 1951 mødte han ved en konference i Napoli Maurice Wilkins. Sidstnævnte demonstrerede resultaterne af de første forsøg på at bruge røntgendiffraktion til at afbilde et DNA-molekyle. Watson, begejstret over Wilkins' data, ankom til Storbritannien i efteråret. Han fik et job på Cavendish Laboratory, hvor han begyndte at samarbejde med Francis Crick.

Første forsøg

I et forsøg på at optrevle DNA's molekylære struktur besluttede James Watson og Francis Crick at bruge en modelbaseret tilgang. Begge var overbeviste om, at løsningen på dens struktur ville spille en nøglerolle i forståelsen af ​​overførslen af ​​genetisk information fra forældre- til datterceller. Biologer indså, at opdagelsen af ​​DNA-strukturen ville være et stort videnskabeligt gennembrud. Samtidig var de opmærksomme på eksistensen af ​​konkurrenter blandt andre videnskabsmænd, såsom Linus Pauling.

Crick og James Watson modellerede DNA med stort besvær. Ingen af ​​dem havde en baggrund i kemi, så de brugte standard kemi lærebøger til at skære papkonfigurationer af kemiske bindinger ud. En gæstende kandidatstuderende bemærkede, at ifølge nye data, der ikke findes i bøgerne, blev en af ​​hans kemiske papbindinger brugt i omvendt retning. Omkring samme tid deltog Watson i et foredrag af Rosalind Franklin på det nærliggende King's College. Han lyttede åbenbart ikke særlig nøje efter.

Utilgivelig fejl

Som følge af fejlen mislykkedes videnskabsmænds første forsøg på at bygge en DNA-model. James Watson og Francis Crick konstruerede en tredobbelt helix med nitrogenbaser på uden for strukturer. Da de præsenterede modellen for deres kolleger, kritiserede Rosalind Franklin den hårdt. Resultaterne af hendes forskning viste tydeligt eksistensen af ​​to former for DNA. Den vådere matchede den, Watson og Crick forsøgte at bygge, men de skabte en DNA-model uden vandet til stede. Franklin bemærkede, at hvis hendes arbejde blev fortolket korrekt, ville nitrogenbaserne være placeret inde i molekylet. Da han følte sig flov over en sådan offentlig fiasko, anbefalede direktøren for Cavendish Laboratory, at forskerne opgav deres tilgang. Forskere gik officielt videre til andre områder, men privat fortsatte med at tænke på DNA-problemet.

Spion opdagelse

Wilkins, der arbejdede på King's College med Franklin, var i personlig konflikt med hende. Rosalind var så ulykkelig, at hun besluttede at flytte sin forskning et andet sted hen. Det er ikke klart hvordan, men Wilkins fik et af sine bedste røntgenbilleder af et DNA-molekyle. Hun kunne endda have givet ham den selv, da hun ryddede op på sit kontor. Men det er sikkert, at han tog billedet ud af laboratoriet uden Franklins tilladelse og viste det til sin ven Watson i Cavendish. Efterfølgende i sin bog " Dobbelt helix"han skrev, at i det øjeblik han så billedet, faldt hans kæbe, og hans puls blev hurtigere. Alt var utroligt enklere end A-formen opnået tidligere. Desuden kunne det sorte kryds af refleksioner, der dominerede billedet, kun være opstået fra en spiralstruktur.

nobelprismodtager

Biologer brugte nye data til at skabe en dobbeltstrenget helixmodel med nitrogenholdige baser i par A-T og C-G i midten. Denne parring foreslog straks Crick, at den ene side af molekylet kunne tjene som skabelon for præcist at gentage DNA-sekvenser til at bære genetisk information under celledeling. Denne anden succesrige model blev præsenteret i februar 1951. I april 1953 offentliggjorde de deres resultater i tidsskriftet Nature. Artiklen vakte sensation. Watson og Crick opdagede, at DNA har form af en dobbelt helix, eller " vindeltrappe" To kæder i den blev afbrudt, som et "lyn", og gengav de manglende dele. Således er hvert deoxyribonukleinsyremolekyle i stand til at skabe to identiske kopier.

Forkortelsen DNA og den elegante dobbelthelix-model blev kendt over hele verden. Watson og Crick blev også berømte. Deres opdagelse revolutionerede studiet af biologi og genetik, hvilket gjorde mulige metoder genteknologi brugt i moderne bioteknologi.

Nature-papiret førte til, at Nobelprisen blev tildelt dem og Wilkins i 1962. Det svenske Akademis regler tillader ikke mere end tre videnskabsmænd at blive tildelt. Rosalind Franklin døde af kræft i æggestokkene i 1958. Wilkins nævnte hende i forbifarten.

Det år, han modtog Nobelprisen, giftede Watson sig med Elizabeth Lewis. De havde to sønner: Rufus og Duncan.

Fortsat arbejde

James Watson fortsatte med at arbejde sammen med mange andre videnskabsmænd gennem 1950'erne. Hans geni var hans evne til at koordinere arbejdet forskellige mennesker og kombinere deres resultater til nye konklusioner. I 1952 brugte han en roterende røntgenanode til at demonstrere den spiralformede struktur af tobaksmosaikvirus. Fra 1953 til 1955 Watson samarbejdede med forskere fra californien teknologisk Institut til modellering af strukturen af ​​RNA. Fra 1955 til 1956 han arbejdede igen sammen med Crick for at afdække principperne for viras struktur. I 1956 flyttede han til Harvard, hvor han forskede i RNA og proteinsyntese.

Skandaløs kronik

I 1968 udkom en kontroversiel bog om DNA, forfattet af James Watson. "The Double Helix" var fuld af nedsættende kommentarer og hævngerrige beskrivelser af mange af de mennesker, der var involveret i opdagelsen, især Rosalind Franklin. På grund af dette nægtede Harvard Press at udgive bogen. Ikke desto mindre blev værket udgivet og var en stor succes. I en senere udgave undskyldte Watson for sin behandling af Franklin og sagde, at han var uvidende om det pres, hun stod over for som kvindelig forsker i 1950'erne. Han modtog det største overskud fra udgivelsen af ​​to lærebøger - "Molecular Biology of the Gene" (1965) og "Molecular Biology of the Cell and Recombinant DNA" (opdateret udgave 2002), som stadig er udsolgt. I 2007 udgav han sin selvbiografi, Undgå kedelige mennesker. Livslektioner i naturvidenskab."

James Watson: bidrag til videnskaben

I 1968 blev han direktør for Cold Spring Harbor Laboratory. På det tidspunkt testede instituttet økonomiske vanskeligheder, men Watson viste sig meget vellykket med at finde donorer. Den institution, han stod i spidsen for, er blevet verdensledende på arbejdsniveau inden for molekylærbiologi. Dets ansatte afslørede kræftens natur og opdagede dens gener for første gang. Mere end 4.000 videnskabsmænd fra hele verden kommer til Cold Spring Harbor hvert år, sådan er den dybe indflydelse fra Institut for International Genetisk Forskning.

I 1990 blev Watson udnævnt til direktør for National Institutes of Healths Human Genome Project. Han brugte sine fundraising-evner til at fortsætte projektet indtil 1992. Han forlod på grund af en konflikt om patentering af genetisk information. James Watson mente, at dette kun ville hindre forskningen hos forskere, der arbejder på projektet.

Kontroversielle udtalelser

Hans ophold på Cold Harbor sluttede brat. Den 14. oktober 2007, på vej til en konference i London, blev han spurgt om verdensbegivenheder. James Watson, en verdenskendt videnskabsmand, svarede, at han var dyster over Afrikas udsigter. Ifølge ham er al moderne socialpolitik baseret på, at dens indbyggeres intelligens er den samme som andres, men testresultater indikerer, at det ikke er tilfældet. Han fortsatte sin tanke med tanken om, at fremskridt i Afrika var hæmmet af dårligt genetisk materiale. Offentligt ramaskrig mod denne bemærkning tvang Cold Spring Harbor til at bede om hans tilbagetræden. Videnskabsmanden undskyldte senere og trak sine bemærkninger tilbage og sagde, at "der er intet videnskabeligt grundlag for dette." I sin afskedstale udtrykte han sin vision om, at "den endelige sejr (over kræft og psykisk sygdom) er inden for vores rækkevidde."

På trods af disse fiaskoer fortsætter genetiker James Watson med at fremsætte kontroversielle påstande i dag. I september 2013, på et møde om hjernevidenskab på Allen Institute i Seattle, kom han igen med en kontroversiel udtalelse om sin tro på, at en stigning i diagnosticeringen af ​​arvelige sygdomme kan være forbundet med senere fødsel. "Jo ældre du bliver, jo mere sandsynligt er det, at du har defekte gener," sagde Watson og foreslog også, at genetisk materiale skulle indsamles fra mennesker under 15 år til fremtidig undfangelse gennem in vitro-fertilisering. Det ville efter hans mening mindske chancerne for, at forældres liv ville blive ødelagt af fødslen af ​​et barn med fysiske eller psykiske handicap.

, Fysiolog, Medic

Francis Harry Compton Crick er en engelsk molekylærbiolog og genetiker. Nobelprisen i fysiologi eller medicin (1962, sammen med James Dewey Watson og Maurice Wilkinson).

Francis Crick er født 8. juni 1916, Northampton, Storbritannien, i familien af ​​en succesfuld skoproducent. Efter familien flyttede til London, studerede han på Mill Hill School, hvor hans evner inden for fysik, kemi og matematik dukkede op. I 1937, efter at have dimitteret fra Oxford University College, modtog Crick en Bachelor of Science-grad, hvor han forsvarede sin afhandling om viskositeten af ​​vand ved høje temperaturer.

Hver gang jeg skriver en opgave om livets oprindelse, beslutter jeg mig for, at jeg aldrig vil skrive en anden...

Skrig Francis Harry Compton

I 1939, allerede under Anden Verdenskrig, begyndte Francis Crick at arbejde i flådeafdelingens forskningslaboratorium og arbejde på dybhavsminer. I slutningen af ​​krigen, mens jeg fortsatte med at arbejde i denne afdeling, stiftede jeg bekendtskab med bogen af ​​den fremtrædende østrigske videnskabsmand Erwin Schrödinger "Hvad er liv? Fysiske aspekter af den levende celle" (1944), hvor de spatiotemporale begivenheder, der forekommer i en levende organisme, blev forklaret ud fra fysik og kemi. De ideer, der præsenteres i bogen, påvirkede Crick så meget, at han, der havde til hensigt at studere partikelfysik, skiftede til biologi.

Tildelt et Medical Research Council Fellowship begyndte Crick at arbejde på Strangeway Laboratory i Cambridge i 1947, hvor han studerede biologi. organisk kemi og røntgendiffraktionsteknikker, der anvendes til at bestemme den rumlige struktur af molekyler. Hans viden om biologi udvidede sig markant efter at han i 1949 flyttede til det berømte Cavendish Laboratory i Cambridge, et af verdens centre for molekylærbiologi, hvor Francis Crick under ledelse af den fremtrædende biokemiker Max Ferdinand Perutz studerede proteiners molekylære struktur. Han forsøgte at finde det kemiske grundlag for genetik, som han mente kunne ligge i deoxyribonukleinsyre (DNA).

Processen med videnskabelig forskning er dybt intim: Nogle gange ved vi ikke selv, hvad vi laver.

Skrig Francis Harry Compton

I samme periode arbejdede andre videnskabsmænd inden for samme felt på samme tid som Crick. I 1950 konkluderede den amerikanske biolog Erwin Chargaff fra Columbia University, at DNA indeholder lige store mængder af fire nitrogenholdige baser - adenin, thymin, guanin og cytosin. Cricks engelske kolleger M. Wilkins og R. Franklin fra King's College, University of London, udførte røntgendiffraktionsundersøgelser af DNA-molekyler.

I 1951 begyndte F. Crick fælles forskning med den unge amerikanske biolog J. Watson ved Cavendish Laboratory. Med udgangspunkt i Chargaffs, Wilkins og Franklins tidlige arbejde brugte Crick og Watson to år på at udarbejde den rumlige struktur af DNA-molekylet og konstruerede en model af det af perler, stykker tråd og pap. Ifølge deres DNA-model

I nukleotidsekvensen af ​​DNA registreres (kodes) genetisk information om alle artens karakteristika og karakteristika for individet (individet) - dets genotype. DNA regulerer biosyntesen af ​​celle- og vævskomponenter og bestemmer organismens aktivitet gennem hele dens liv. er en dobbelthelix bestående af to kæder af et monosaccharid og et fosfat forbundet med basepar inde i helixen, med adenin forbundet til thymin og guanin til cytosin, og baserne til hinanden med hydrogenbindinger. Watson-Crick-modellen tillod andre forskere klart at visualisere processen med DNA-syntese. De to strenge af molekylet adskilles på hydrogenbindingssteder, som åbningen af ​​en lynlås, og derefter syntetiseres en ny på hver halvdel af det gamle DNA-molekyle. Sekvensen af ​​baser fungerer som skabelon eller skabelon for et nyt molekyle.

I 1953 afsluttede de skabelsen af ​​en DNA-model, og Francis Crick blev tildelt en doktorgrad i filosofi ved Cambridge, efter at have forsvaret sin afhandling om røntgendiffraktionsanalyse af proteinstruktur. I 1954 arbejdede han på at tyde den genetiske kode. Crick, som oprindeligt var teoretiker, begyndte sammen med S. Brenner at studere genetiske mutationer i bakteriofager – vira, der inficerer bakterieceller.

Jeg kan nævne tre videnskabsområder, hvor der er sket meget hurtige fremskridt. Først og fremmest er der tale om molekylærbiologi og geologi, som har gennemgået en eksplosiv udvikling gennem de seneste 15-20 år. Det tredje område er astronomi, hvor den vigtigste udvikling var skabelsen af ​​radioteleskoper. Det var med deres hjælp, at mange uventede og vigtige fænomener i universet blev opdaget, såsom pulsarer, kvasarer og "sorte huller".

Skrig Francis Harry Compton

I 1961 blev tre typer ribonukleinsyre (RNA) opdaget: messenger, ribosomal og transport. Crick og hans kolleger foreslog en måde at læse den genetiske kode på. Ifølge Cricks teori modtager messenger-RNA genetisk information fra DNA i cellekernen og overfører den til ribosomer, steder for proteinsyntese i cellecytoplasmaet. Transfer RNA overfører aminosyrer til ribosomer. Messenger- og ribosomalt RNA, der interagerer med hinanden, giver forbindelsen mellem aminosyrer til dannelse af proteinmolekyler i korrekt rækkefølge. Den genetiske kode består af tripletter af nitrogenholdige baser i DNA og RNA for hver af de 20 aminosyrer. Gener består af adskillige grundlæggende trillinger, som Crick kaldte kodoner, og de er ens på tværs af arter.

I 1962 blev Crick, Wilkins og Watson tildelt Nobelprisen "for deres opdagelser vedrørende nukleinsyrernes molekylære struktur og deres betydning for overførsel af information i levende systemer." I det år, han modtog Nobelprisen, blev Crick leder af det biologiske laboratorium ved University of Cambridge og udenlandsk medlem af Council of the Salk Institute i San Diego (Californien). I 1977, efter at have flyttet til San Diego, Francis Creek vendte sig mod forskning inden for neurobiologi, især mekanismerne for syn og drømme.

I sin bog "Life as It Is: Its Origin and Nature" (1981) bemærkede videnskabsmanden den fantastiske lighed mellem alle former for liv. Med henvisning til opdagelser inden for molekylærbiologi, palæontologi og kosmologi foreslog han, at livet på Jorden kan stamme fra mikroorganismer, der var spredt i rummet fra en anden planet. Han og hans kollega L. Orgel kaldte denne teori "direkte panspermia."

Francis Scream levede langt liv, han døde den 30. juli 2004 i San Diego, USA, i en alder af 88.

I løbet af sin levetid blev Crick tildelt adskillige priser og priser (S. L. Mayer-prisen fra det franske videnskabsakademi, 1961; Scientific Prize of the American Research Society, 1962; Royal Medal, 1972; John Singleton Copley-medaljen fra Royal Society, 1976) .

Francis Crick - citater

Hver gang jeg skriver en opgave om livets oprindelse, beslutter jeg mig for, at jeg aldrig vil skrive en anden...

Processen med videnskabelig forskning er dybt intim: Nogle gange ved vi ikke selv, hvad vi laver.

Jeg kan nævne tre videnskabsområder, hvor der er sket meget hurtige fremskridt. Først og fremmest er der tale om molekylærbiologi og geologi, som har gennemgået en eksplosiv udvikling gennem de seneste 15-20 år. Det tredje område er astronomi, hvor den vigtigste udvikling var skabelsen af ​​radioteleskoper. Det var med deres hjælp, at mange uventede og vigtige fænomener i universet blev opdaget, såsom pulsarer, kvasarer og "sorte huller".

Engelsk fysiker (uddannet), vinder af Nobelprisen i fysiologi eller medicin for 1962 (sammen med James Watson Og Maurice Wilkins) med formuleringen: "for deres opdagelse af nukleinsyrernes molekylære struktur og dens betydning for overførsel af information i levende stof."

Under Anden Verdenskrig arbejdede han ved Admiralitetet, hvor han udviklede magnetiske og akustiske miner til den britiske flåde.

I 1946 Francis Creek Læs bogen Erwin Schrödinger: Hvad er liv set fra et fysiks synspunkt? og besluttede at forlade forskningen i fysik og tage biologiens problemer op. Han skrev senere, at for at gå fra fysik til biologi skal man "næsten blive født på ny."

I 1947 Francis Creek forlod Admiralitetet, og omtrent samtidig med Linus Pauling hypotese, at diffraktionsmønsteret af proteiner blev bestemt af alfa-spiraler viklet rundt om hinanden.

Francis Crick var interesseret i to grundlæggende uløste problemer inden for biologi:
- Hvordan muliggør molekyler overgangen fra ikke-levende til levende?
- Hvordan udfører hjernen tænkning?

I 1951 Francis Creek mødte James Watson og sammen gik de over til at analysere DNA-strukturen i 1953.

"Karriere F. Crick kan ikke kaldes hurtig og lys. Ved femogtredive er han stadig Ikke modtaget ph.d.-status (Ph.D. svarer tilnærmelsesvis til titlen Candidate of Sciences - Notat af I.L. Vikentyev).
Tyske bomber ødelagde laboratoriet i London, hvor han skulle måle viskositeten varmt vand under pres.
Crick var ikke særlig ked af, at hans karriere i fysik var gået i stå. Biologi havde allerede tiltrukket ham, så han fandt hurtigt et job i Cambridge, hvor hans emne var at måle viskositeten af ​​cellers cytoplasma. Derudover studerede han krystallografi på Cavendish.
Men Crick havde ikke tålmodighed nok til at udvikle sine egne videnskabelige ideer med succes, og heller ikke den rette flid til at udvikle andre. Hans konstante latterliggørelse af andre, tilsidesættelse af sin egen karriere, kombineret med selvtillid og vanen med at give råd til andre, irriterede hans Cavendish-kolleger.
Men Crick selv var ikke tilfreds med videnskabelig orientering laboratorium udelukkende fokuseret på proteiner. Han var sikker på, at eftersøgningen gik i den forkerte retning. Hemmeligheden bag gener er ikke skjult i proteiner, men i DNA. Forført af ideer Watson, opgav han sin egen forskning og fokuserede på at studere DNA-molekylet.
Således opstod en stor duet af to venlige, rivaliserende talenter: en ung, ambitiøs amerikaner, der kan lidt biologi, og en lyssindet, men ufokuseret femogtrediveårig brite, der forstår fysik.
Kombinationen af ​​to modsætninger forårsagede en eksoterm reaktion.
Inden for et par måneder, efter at have samlet deres egne data og dem, der tidligere er opnået af andre, men ikke behandlet, kom de to videnskabsmænd tæt på største opdagelse i hele menneskehedens historie - at dechifrere strukturen af ​​DNA. […]
Men der var ingen fejl.
Alt viste sig at være ekstremt simpelt: DNA indeholder en kode skrevet langs hele dets molekyle - en elegant aflang dobbelthelix, der kan være lige så lang som ønsket.
Koden er kopieret på grund af den kemiske affinitet mellem komponenterne kemiske forbindelser- kodens bogstaver. Kombinationerne af bogstaver repræsenterer teksten af ​​proteinmolekylet, skrevet i en endnu ukendt kode. Enkelheden og elegancen af ​​DNA-strukturen var forbløffende.
Senere Richard Dawkins skrev: "Det, der virkelig var revolutionerende ved molekylærbiologiens post-Watson og Crick-æra var, at livets kode blev skrevet ned i digital form, utroligt lig koden i et computerprogram."

Matt Ridley, Genom: selvbiografi af en art i 23 kapitler, M., Eksmo, 2009, s. 69-71.

Efter at have analyseret det modtagne Maurice Wilkins data om røntgenspredning på DNA-krystaller, Francis Creek sammen med James Watson byggede i 1953 en model af den tredimensionelle struktur af dette molekyle, kaldet Watson-Crick-modellen.

Francis Creek skrev til sin søn i 1953 stolt: " Jim Watson og det gjorde jeg måske vigtigste opdagelse... Nu er vi sikre på, at DNA er en kode. Således gør sekvensen af ​​baser ("bogstaver") et gen forskelligt fra et andet (ligesom sider med trykt tekst adskiller sig fra hinanden). Du kan forestille dig, hvordan naturen laver kopier af gener: Hvis to kæder er uvævede i to separate kæder, F hver kæde knytter en anden kæde, så vil A altid være med T, og G med C, og vi vil få to kopier i stedet for én. Med andre ord tror vi, at vi har fundet den underliggende mekanisme, hvorved liv kommer fra livet... Du kan forstå, hvor begejstrede vi er.”

Citeret i Matt Ridley, Life is a Discrete Code, i: Theories of Everything, red. John Brockman, M., "Binom"; "Videnslaboratoriet", 2016, s. elleve.

Nemlig Francis Creek i 1958 “... med formulerede ”molekylærbiologiens centrale dogme”, hvorefter transmissionen arvelige oplysninger går kun i én retning, nemlig fra DNA til RNA og fra RNA til protein .
Dens betydning er, at den genetiske information, der er registreret i DNA, realiseres i form af proteiner, men ikke direkte, men ved hjælp af en beslægtet polymer - ribonukleinsyre (RNA), og denne vej fra nukleinsyrer til proteiner er irreversibel. DNA syntetiseres således på DNA, hvilket sikrer sin egen reduplicering, dvs. reproduktion af det originale genetiske materiale gennem generationer. RNA syntetiseres også på DNA, hvilket resulterer i transkription (transskription) af genetisk information til form af flere kopier af RNA. RNA-molekyler tjener som skabeloner for proteinsyntese - genetisk information oversættes til form af polypeptidkæder."

Gnatik E.N., Mennesket og dets udsigter i lyset af antropogenetikken: filosofisk analyse, M., Publishing House russisk universitet Friendship of Peoples, 2005, s. 71.

"I 1994 udkom en bog, der vakte bred genklang Francis Crick"En fantastisk hypotese. Videnskabelig søgen efter sjælen."
Crick er skeptisk over for filosoffer og filosofi generelt, da deres abstrakte ræsonnement ikke er frugtbart. Modtog Nobelprisen for at dechifrere DNA (med J. Watson og M. Wilkins), satte han sig selv følgende opgave: at tyde bevidsthedens natur på basis af specifikke fakta om hjernens funktion.
I det store og hele er han ikke optaget af spørgsmålet "hvad er bevidsthed?", men om hvordan hjernen producerer det.
Han siger: "'Du', dine glæder og sorger, dine erindringer og ambitioner, din følelse af personlig identitet og fri vilje, er i virkeligheden intet andet end adfærden af ​​et stort fællesskab af nerveceller og deres interagerende molekyler."
Mest af alt er Crick interesseret i spørgsmålet: hvad er arten af ​​de strukturer og mønstre, der sikrer forbindelsen og enhed af den bevidste handling (“ bindingen problem")?
Hvorfor bliver meget forskellige stimuli modtaget af hjernen forbundet på en sådan måde, at de i sidste ende producerer en samlet oplevelse, for eksempel billedet af en gående kat?
Det ligger i hjerneforbindelsernes natur, mener han, at man skal lede efter en forklaring på fænomenet bevidsthed.
Den "forbløffende hypotese" er faktisk, at nøglen til at forstå bevidsthedens natur og dens kvalitative billeder kan være de synkroniserede udbrud af neuroner optaget i eksperimenter i området fra 35 Før 40 Hertz i netværk, der forbinder thalamus med cerebral cortex.
Naturligvis tvivlede både filosoffer og kognitive videnskabsmænd på, at det ud fra nervefibrenes vibrationer, måske faktisk forbundet med manifestationen af ​​fænomenale træk ved erfaring, er muligt at opbygge hypoteser om bevidsthed og dens kognitive tankeprocesser.

Yudina N.S., Bevidsthed, fysikalisme, videnskab, i Samling: Bevidsthedsproblemet i filosofi og videnskab / Red. DI. Dubrovsky, M., "Canon +", 2009, s.93.

DNA-dobbelthelixen er 50 år gammel!

Lørdag den 28. februar 1953, to unge videnskabsmænd, J. Watson og F. Crick, i en lille spisestue Ørn i Cambridge meddelte en frokostmængde, at de havde opdaget livets hemmelighed. Mange år senere sagde Odile, F. Cricks kone, at hun selvfølgelig ikke troede på ham: når han kom hjem, udtalte han ofte sådan noget, men så viste det sig, at det var en fejl. Denne gang var der ingen fejl, og med denne udtalelse begyndte en revolution inden for biologi, der fortsætter den dag i dag.

25. april 1953 i bladet Natur der dukkede tre artikler op om strukturen af ​​nukleinsyrer. I en af ​​dem, skrevet af J. Watson og F. Crick, blev strukturen af ​​DNA-molekylet foreslået i form af en dobbelt helix. De to andre, skrevet af M. Wilkins, A. Stokes, G. Wilson, R. Franklin og R. Gosling, præsenterede eksperimentelle data, der bekræfter den spiralformede struktur af DNA-molekyler. Historien om opdagelsen af ​​den dobbelte helix af DNA ligner en eventyrroman og fortjener i det mindste en kort opsummering.

De vigtigste ideer om genernes kemiske natur og matrixprincippet for deres reproduktion blev først klart formuleret i 1927 af N.K. Koltsov (1872–1940). Hans elev N.V. Timofeev-Resovsky (1900-1981) tog disse ideer og udviklede dem som princippet om konvariant reduplicering af genetisk materiale. Den tyske fysiker Max Delbrück (1906–1981; Nobelprisen 1969), aktiv i midten af ​​1930'erne. ved Kaiser Wilhelm Institute of Chemistry i Berlin, under indflydelse af Timofeev-Resovsky, blev han så interesseret i biologi, at han stoppede med fysikken og blev biolog.

I lang tid, i fuld overensstemmelse med Engels' definition af liv, troede biologer, at det arvelige stof var nogle specielle proteiner. Ingen troede, at nukleinsyrer kunne have noget at gøre med gener - de virkede for simple. Dette fortsatte indtil 1944, hvor man gjorde en opdagelse, der radikalt ændrede hele biologiens videre udvikling.

I år blev der publiceret en artikel af Oswald Avery, Colin McLeod og McLean McCarthy, der viser, at hos pneumokokker overføres arvelige egenskaber fra en bakterie til en anden ved hjælp af rent DNA, dvs. DNA er arvelighedens substans. McCarthy og Avery viste derefter, at behandling af DNA med et DNA-fordøjelsesenzym (DNase) fik det til at miste genegenskaber. Det er stadig uklart, hvorfor denne opdagelse ikke blev tildelt Nobelprisen.

Kort før, i 1940, udviklede L. Pauling (1901-1994; Nobelpriser 1954 og 1962) og M. Delbrück begrebet molekylær komplementaritet i antigen-antistof-reaktioner. I de samme år viste Pauling og R. Corey, at polypeptidkæder kan danne spiralformede strukturer, og noget senere, i 1951, udviklede Pauling en teori, der gjorde det muligt at forudsige typerne af røntgenmønstre for forskellige spiralformede strukturer.

Efter opdagelsen af ​​Avery et al., selvom det ikke overbeviste tilhængere af proteingenteorien, blev det klart, at det var nødvendigt at bestemme strukturen af ​​DNA. Blandt dem, der forstod vigtigheden af ​​DNA for biologi, begyndte et kapløb om resultater, ledsaget af hård konkurrence.

Røntgenmaskine brugt i 1940'erne. til undersøgelse af krystalstrukturen af ​​aminosyrer og peptider

I 1947-1950 Baseret på talrige eksperimenter etablerede E. Chargaff en regel for overensstemmelse mellem nukleotider i DNA: antallet af purin- og pyrimidinbaser er det samme, og antallet af adeninbaser er lig med antallet af thyminbaser og antallet af guaninbaser er lig med antallet af cytosinbaser.

De første strukturelle værker (S. Ferberg, 1949, 1952) viste, at DNA har en spiralformet struktur. Med stor erfaring med at bestemme strukturen af ​​proteiner ud fra røntgendiffraktionsmønstre, kunne Pauling utvivlsomt hurtigt have løst problemet med strukturen af ​​DNA, hvis han havde haft nogle anstændige røntgendiffraktionsmønstre. Der var dog ingen, og fra dem, han nåede at få, var han ude af stand til at træffe et klart valg til fordel for en af ​​de mulige strukturer. Som et resultat, i sin hast med at offentliggøre resultatet, valgte Pauling den forkerte mulighed: i et papir udgivet i begyndelsen af ​​1953 foreslog han en struktur i form af en trestrenget helix, hvor fosfatresterne danner en stiv kerne, og de nitrogenholdige baser er placeret i periferien.

Mange år senere, minde om historien om opdagelsen af ​​DNA-strukturen, bemærkede Watson, at "Linus [Pauling] ikke fortjente at gætte korrekte løsning. Han læste ikke artiklerne eller talte med nogen. Desuden glemte han endda egen artikel med Delbrück, som taler om komplementariteten af ​​genreplikation. Han troede, at han kunne finde ud af strukturen, bare fordi han var så smart."

Da Watson og Crick begyndte at arbejde med DNA-strukturen, var meget allerede kendt. Det var tilbage at indhente pålidelige røntgenstrukturdata og fortolke dem på grundlag af de oplysninger, der allerede var tilgængelige på det tidspunkt. Hvordan alt dette skete er godt beskrevet i den berømte bog "The Double Helix" af J. Watson, selvom mange af fakta i den er præsenteret meget subjektivt.

J. Watson og F. Crick på randen af ​​en stor opdagelse

For at bygge en dobbelt helix-model var der naturligvis brug for omfattende viden og intuition. Men uden sammenfaldet af flere tilfældigheder kunne modellen have dukket op flere måneder senere, og dens forfattere kunne have været andre videnskabsmænd. Her er nogle eksempler.

Rosalind Franklin (1920-1958), som arbejdede med M. Wilkins (Nobelprisen 1962) ved King's College (London), opnåede røntgendiffraktionsmønstre af højeste kvalitet af DNA. Men dette arbejde interesserede hende lidt, hun anså det for rutine og havde ikke travlt med at drage konklusioner. Dette blev lettet af hende dårligt forhold med Wilkins.

Allerede i begyndelsen af ​​1953 viste Wilkins, uden R. Franklins vidende, Watson sine røntgenbilleder. Derudover viste Max Perutz i februar samme år Watson og Crick den årlige rapport fra Medical Research Council, der gennemgik arbejdet for alle ledende medarbejdere, inklusive R. Franklin. Dette var nok for F. Crick og J. Watson til at forstå, hvordan DNA-molekylet skulle være opbygget.

Røntgen af ​​DNA opnået af R. Franklin

I en artikel af Wilkins et al., publiceret i samme nummer Natur På samme måde som Watson og Cricks papir, er det vist, at dømt ud fra røntgendiffraktionsmønstre er strukturen af ​​DNA fra forskellige kilder omtrent den samme og er en helix, hvori de nitrogenholdige baser er placeret på indersiden og fosfatrester på ydersiden.

Artiklen af ​​R. Franklin (med sin elev R. Gosling) blev skrevet i februar 1953. Allerede i den indledende version af artiklen beskrev hun DNA-strukturen i form af to koaksiale helixer forskudt i forhold til hinanden langs aksen med nitrogenholdige baser indeni og fosfater udenfor. Ifølge hendes data var stigningen af ​​DNA-helixen i form B (dvs. ved en relativ fugtighed på >70%) 3,4 nm, og der var 10 nukleotider pr. I modsætning til Watson og Crick byggede Franklin ikke modeller. For hende var DNA ikke mere interessant forskningsobjekt end kul og kulstof, som hun arbejdede på i Frankrig, inden hun kom til King's College.

Efter at have lært om Watson-Crick-modellen, tilføjede hun manuelt i den endelige version af artiklen: "Således modsiger vores generelle ideer ikke Watson-Crick-modellen givet i den forrige artikel." Hvilket ikke er overraskende, fordi... denne model var baseret på hendes eksperimentelle data. Men hverken Watson eller Crick, trods de fleste venskabelige forbindelser med R. Franklin, fortalte hende aldrig, hvad de gentog offentligt mange gange år efter hendes død - at uden hendes data ville de aldrig have været i stand til at bygge deres model.

R. Franklin (yderst til venstre) ved et møde med kolleger i Paris

R. Franklin døde af kræft i 1958. Mange tror, ​​at hvis hun havde levet indtil 1962, ville Nobelkomiteen have været nødt til at overtræde dens strenge regler og tildele prisen til ikke tre, men fire videnskabsmænd. Som en anerkendelse af hendes og Wilkins' præstationer blev en af ​​bygningerne på King's College navngivet Franklin-Wilkins, der for altid forbinder navnene på mennesker, der næsten ikke talte til hinanden.

Når man læser artiklen af ​​Watson og Crick (vist nedenfor), bliver man overrasket over dens lille volumen og lapidære stil. Forfatterne var udmærket klar over betydningen af ​​deres opdagelse og begrænsede sig ikke desto mindre til kun en beskrivelse af modellen og en kort indikation af, at "fra den postulerede ... specifikke dannelse af par følger en mulig mekanisme til kopiering af genetisk materiale umiddelbart efter. ." Selve modellen så ud til at være taget ud af den blå luft - der er ingen indikation af, hvordan den er opnået. Dets strukturelle karakteristika er ikke givet, med undtagelse af stigningen og antallet af nukleotider pr. stigning i helixen. Dannelsen af ​​par er heller ikke klart beskrevet, fordi På det tidspunkt blev to systemer brugt til at nummerere atomerne i pyrimidiner. Artiklen er illustreret med kun én tegning lavet af F. Cricks kone. Men for almindelige biologer var Wilkins og Franklins artikler, overlæsset med krystallografiske data, svære at forstå, men artiklen fra Watson og Crick blev forstået af alle.

Senere indrømmede både Watson og Crick, at de simpelthen var bange for at præsentere alle detaljerne i den første artikel. Dette blev gjort i en anden artikel med titlen "Genetic Consequences from the Structure of DNA" og offentliggjort i Natur 30. maj samme år. Det giver begrundelsen for modellen, alle dimensioner og detaljer i DNA-strukturen, mønstre for kædedannelse og baseparring, og diskuterer forskellige implikationer for genetik. Præsentationens karakter og tone indikerer, at forfatterne er ret sikre på deres rigtighed og vigtigheden af ​​deres opdagelse. Sandt nok forbandt de G-C-parret med kun to hydrogenbindinger, men et år senere i en metodologisk artikel indikerede de, at tre bindinger var mulige. Snart bekræftede Pauling dette med beregninger.

Watson og Cricks opdagelse viste, at genetisk information er skrevet i DNA i et alfabet på fire bogstaver. Men det tog yderligere 20 år at lære at læse den. Spørgsmålet opstod straks om, hvad den genetiske kode skulle være. Svaret på dette spørgsmål blev foreslået i 1954 af den teoretiske fysiker G.A. Gamow*: information i DNA kodes af tripletter af nukleotider - kodoner. Dette blev bekræftet eksperimentelt i 1961 af F. Crick og S. Brenner. Derefter, inden for 3-4 år, i værker af M. Nirenberg (Nobelprisen 1965), S. Ochoa (Nobelprisen 1959), H. Korana (Nobelprisen 1965) og andre, korrespondancen mellem kodoner og aminosyrer.

I midten af ​​1970'erne. F. Sanger (f. 1918; Nobelpriser 1958 og 1980), der også arbejdede på Cambridge, udviklede en metode til bestemmelse af nukleotidsekvenser i DNA. Sanger brugte det til at bestemme sekvensen af ​​de 5386 baser, der udgør genomet af bakteriofag jX174. Men genomet af denne fag er en sjælden undtagelse: det er enkeltstrenget DNA.
Genomernes virkelige æra begyndte i maj 1995, da J.K. Venter annoncerede dechiffreringen af ​​det første genom af en encellet organisme - en bakterie. Haemophilus influenzae. Genomerne af omkring 100 forskellige organismer er nu blevet dechifreret.

Indtil for nylig troede forskerne, at alt i en celle blev bestemt af sekvensen af ​​baser i DNA, men livet er tilsyneladende meget mere komplekst.
Det er nu velkendt, at DNA ofte har en anden form end Watson-Crick-dobbelthelixen. For mere end 20 år siden blev den såkaldte Z-spiralformede struktur af DNA opdaget i laboratorieforsøg. Dette er også en dobbelt helix, men snoet i den modsatte retning i forhold til den klassiske struktur. Indtil for nylig troede man, at Z-DNA intet havde at gøre med levende organismer, men for nylig opdagede en gruppe forskere fra National Heart, Lung, and Blood Institutes (USA), at et af generne i immunsystemet kun er aktiveret. når en del af dens regulatoriske sekvens går i Z-form. Det antages nu, at den midlertidige dannelse af Z-formen kan være et nødvendigt led i reguleringen af ​​ekspressionen af ​​mange gener. I nogle tilfælde har virale proteiner vist sig at binde til Z-DNA og føre til celleskade.

Ud over spiralformede strukturer kan DNA danne de velkendte snoede ringe i prokaryoter og nogle vira.

Sidste år opdagede S. Nidle fra Institute of Cancer Research (London), at de uregelmæssige ender af kromosomer - telomerer, som er enkeltstrenge af DNA - kan foldes til meget regelmæssige strukturer, der minder om en propel). Lignende strukturer blev fundet i andre regioner af kromosomer og blev kaldt G-quadruplexes, da de er dannet af DNA-områder, der er rige på guanin.

Sådanne strukturer hjælper tilsyneladende med at stabilisere DNA-sektionerne, hvor de dannes. En af G-quadruplexerne blev fundet direkte ved siden af ​​genet c-MYC, hvis aktivering forårsager kræft. I dette tilfælde kan det forhindre genaktivatorproteiner i at binde sig til DNA, og forskere er allerede begyndt at lede efter lægemidler, der stabiliserer strukturen af ​​G-quadruplexes, i håbet om, at de vil hjælpe med at bekæmpe kræft.

I de senere år er ikke kun DNA-molekylernes evne til at danne andre strukturer end den klassiske dobbelthelix blevet opdaget. Til videnskabsmænds overraskelse er DNA-molekyler i cellekernen i kontinuerlig bevægelse, som om de "danser".

Det har længe været kendt, at DNA danner komplekser med histonproteiner i kernen med protamin i sædceller. Disse komplekser blev dog betragtet som stærke og statiske. Ved hjælp af moderne videoteknologi var det muligt at filme dynamikken i disse komplekser i realtid. Det viser sig, at DNA-molekyler konstant danner flygtige forbindelser med hinanden og med forskellige proteiner, der svæver rundt om DNA som fluer. Nogle proteiner bevæger sig så hurtigt, at de bevæger sig fra den ene side af kernen til den anden på 5 sekunder. Selv histon H1, som er tættest bundet til DNA-molekylet, dissocierer og genforbinder sig med det hvert minut. Denne inkonsekvens af forbindelser hjælper cellen med at regulere aktiviteten af ​​sine gener - DNA kontrollerer konstant for tilstedeværelsen af ​​transkriptionsfaktorer og andre regulatoriske proteiner i sit miljø.

Kernen, som blev betragtet som en ret statisk formation - et lager af genetisk information - lever faktisk et levende liv, og cellens velbefindende afhænger i høj grad af koreografien af ​​dens komponenter. Nogle menneskelige sygdomme kan være forårsaget af forstyrrelser i koordineringen af ​​disse molekylære danse.

Det er klart, at med en sådan organisering af kernens liv er dens forskellige dele ulige - de mest aktive "dansere" skal være tættere på midten, og de mindst aktive skal være tættere på væggene. Og sådan blev det. For eksempel, hos mennesker er kromosom 18, som kun har nogle få aktive gener, altid placeret nær grænsen af ​​kernen, og kromosom 19, fuld af aktive gener, er altid nær sit centrum. Desuden påvirker bevægelsen af ​​kromatin og kromosomer, og endda blot kromosomernes relative position, tilsyneladende aktiviteten af ​​deres gener. Den tætte placering af kromosomerne 12, 14 og 15 i kernerne af muselymfomceller betragtes således som en faktor, der bidrager til transformationen af ​​cellen til en kræftsygdom.

Det sidste halve århundrede i biologi blev DNA'ets æra - i 1960'erne. den genetiske kode blev dechifreret i 1970'erne. Rekombinant DNA blev opnået, og sekventeringsmetoder blev udviklet i 1980'erne. Polymerasekædereaktionen (PCR) blev udviklet, og Human Genome Project blev lanceret i 1990. En af Watsons venner og kolleger, W. Gilbert, mener, at traditionel molekylærbiologi er død – nu kan alt findes ud af ved at studere genomer.

F. Crick blandt personalet på Laboratory of Molecular Biology i Cambridge

Når man nu ser Watsons og Cricks papirer igennem for 50 år siden, bliver man overrasket over, hvor mange af antagelserne, der viste sig at være sande eller tæt på sandheden - trods alt havde de næsten ingen eksperimentelle data. Hvad angår forfatterne selv, fejrer begge videnskabsmænd 50-årsdagen for opdagelsen af ​​DNA-strukturen, og arbejder nu aktivt inden for forskellige områder af biologi. J. Watson var en af ​​initiativtagerne til Human Genome Project og fortsætter med at arbejde inden for molekylærbiologi, og F. Crick udgav en artikel om bevidsthedens natur i begyndelsen af ​​2003.

* Georgy Antonovich Gamov (1904–1968, emigreret til USA i 1933) - en af ​​det 20. århundredes største videnskabsmænd. Han er forfatter til teorien om theta-henfald og tunneleffekten i kvantemekanikken; væskedråbe model atomkerne– grundlæggende teorier om nukleart henfald og termonukleare reaktioner; teori om den indre struktur af stjerner, som viste, at kilden solenergi er termonukleære reaktioner; teorier stort brag"i universets udvikling; teorier om kosmisk mikrobølgebaggrundsstråling i kosmologi. Hans populærvidenskabelige bøger er velkendte, såsom serien af ​​bøger om Mr. Tompkins (Mr. Tompkins in Wonderland, Mr. Tompkins Inside, etc.), One, Two, Three... Infinity, A Planet Called Earth " og etc.