Francis Creek | |||
---|---|---|---|
engelsk Francis Crick | |||
| |||
Fødselsdato | 8. juni 1916 | ||
Fødselssted | Northampton , England , Storbritannien | ||
Dødsdato | 28. juli 2004 (88 år) | ||
Et dødssted | San Diego , Californien , USA | ||
Land |
Storbritannien , USA |
||
Videnskabelig sfære | molekylærbiologi , neurovidenskab | ||
Arbejdsplads |
University of Cambridge University College London Cavendish Laboratory Medical Research Council Molecular Biology Laboratory Salk Institute |
||
Alma Mater |
Northampton High School Mill Hill School University College London Gonville og Keys College Churchill College |
||
videnskabelig rådgiver | Max F. Perutz | ||
Kendt som |
der opdagede nukleinsyrernes molekylære struktur opfandt udtrykket "adaptermolekyler" |
||
Priser og præmier |
Nobelprisen i fysiologi eller medicin ( 1962 ) |
||
Autograf | |||
Mediefiler på Wikimedia Commons |
Francis Harry Compton Crick ( eng. Francis Harry Compton Crick ; 8. juni 1916 , Northampton , England , Storbritannien - 28. juli 2004 , San Diego , Californien , USA ) er en britisk molekylærbiolog , biofysiker og neuroforsker . 1962 Nobelprisen i fysiologi eller medicin - sammen med James D. Watson og Maurice H. F. Wilkins "for deres opdagelser vedrørende nukleinsyrernes molekylære struktur og deres betydning for overførsel af information i levende systemer" [1] [2] .
I en artikel offentliggjort i tidsskriftet Nature i 1961 foreslog Crick et al fire egenskaber ved den genetiske kode [3] :
Crick er også kendt for at formulere det centrale dogme inden for molekylærbiologi : genetisk information overføres i en celle i én retning, fra DNA til RNA og derefter til protein.
I resten af sin karriere tjente Crick som J. W. Kiechefer, Distinguished Professor og forsker ved Salk Institute for Biological Research i La Jolla , Californien. Hans videre forskning var rettet mod teoretisk neurovidenskab. "Han redigerede manuskriptet på sit dødsleje, han forblev en videnskabsmand til det sidste," skrev Christoph Koch .
Francis Cricks far var Harry Crick ( Harry Crick , 1887-1948), mor - Annie Elizabeth Crick ( Annie Elizabeth Crick , pigenavn Wilkins; 1879-1955). Francis Crick blev født og opvokset i Weston Favell , dengang i en lille landsby nær den engelske by Northampton , hvor hans far og onkel havde en skofabrik. Hans bedstefar, Walter Drobridge Creek ( Walter Drawbridge Crick ; 1857-1903), var biolog, geolog og palæontolog. Han skrev anmeldelser om encellede skalorganismer - foraminiferer og om to typer gastropoder . Han havde også flere fælles publikationer med Charles Darwin [4] .
I en tidlig alder blev Francis interesseret i naturvidenskab, han elskede at læse faglitteratur. Som barn gik hans forældre ofte i kirke med Frans. I en alder af tolv nægtede han at gå i kirke og bede. Han forklarede sin handling med, at kun videnskabens udvikling vil hjælpe med at finde svar på alle spørgsmål, men religiøs tro vil ikke [5] .
Hans onkel, Walter Crick , boede i et lille hus på den sydlige side af Abington Avenue . Der var et lille skur i nærheden af huset, hvor Walter lærte Crick at puste glas, hvordan man laver kemieksperimenter og hvordan man tager billeder. I en alder af otte eller ni begyndte Francis at studere på Northampton Boys' High School på Billing Road . Skolen var omkring 1,25 miles hjemmefra. Vejen løb gennem South Park Avenue og gennem Abington Park, men Creek kom oftest i skole med bus eller cykel. Hans lærer, fru Holding, var en meget entusiastisk lærer og underviste i meget interessante lektioner. Uddannelse i gymnasiet understøttede desværre ikke interessen for naturvidenskab. Efter en alder af 14 fortsatte han med at studere på Mill Hill School i London (med et stipendium), hvor han studerede matematik, fysik og kemi med sin bedste ven John Shilston . Den 7. juni 1933 modtog han Walter Knox-prisen i kemi. Han bemærkede, at han var inspireret af kvaliteten af uddannelse på Mill Hill.
Som 21-årig modtog Crick en bachelorgrad i fysik fra University College London [6] . Crick fik dog ikke en plads på Cambridge College, måske på grund af hans dårlige kendskab til latin. Crick blev senere kandidatstuderende og æresstipendiat ved Gonville og Caius College og arbejdede på Cavendish Laboratory og Medical Research Council i Cambridge. Han var også æresstipendiat ved Churchill College og University College London.
Til sin doktorgrad påbegyndte Crick forskningsarbejde om vands viskositet ved høje temperaturer (som han senere skrev "det mest uinteressante videnskabelige problem" [7] ) i fysikeren Edward Neville da Costa Andrades laboratorium ( Edward Neville da Costa Andrade ) kl. University College i London, men på grund af Anden Verdenskrigs udbrud (især under Slaget om Storbritannien ramte en bombe taget af laboratoriet og ødelagde hans eksperimentelle installation) [2] Crick måtte midlertidigt glemme en evt. karriere som fysiker. Men i sit andet år på kandidatskolen blev han tildelt Carey Foster Research Prize . [otte]
Under Anden Verdenskrig arbejdede han på Naval Research Laboratory (som også beskæftigede andre kendte videnskabsmænd, herunder David Bates, Robert Boyd, George Deacon, John Gunn (John Gunn), Harry Massey og Neville Mott .. Crick var involveret i udviklingen af magnetiske og akustiske miner og var involveret i design af nye typer miner, der forblev usynlige for tyske minestrygere (specielle skibe til at opdage og fjerne forhindringer i form af miner). [9]
I 1947 begyndte Crick at studere biologi. Han måtte bevæge sig fra fysikkens "elegance og dybe forståelse" til de "komplekse kemiske mekanismer, som naturlig udvælgelse har udviklet sig over milliarder af år." Crick skrev, at for at gå fra fysik til biologi, skal man "næsten blive født på ny". Crick forklarede sin overgang med, at fysikken allerede havde nået store højder, det var nødvendigt at udvikle biologiske discipliner. Crick blev meget opmuntret af denne idé.
I efterkrigstiden arbejdede Crick på studiet af cytoplasmaets fysiske egenskaber ved Cambridge Strangeways Laboratory ( Cambridge's Strangeways Laboratory ), ledet af Honor Bridget Fell . Crick var en Medical Research Council Fellow. Han blev derefter optaget på Cavendish Laboratory af Max Perutz og John Kendrew . Lederen af laboratoriet var Sir Lawrence Bragg , som modtog Nobelprisen i 1915 i en alder af 25. Bragg søgte at komme foran den førende amerikanske kemiker Linus Pauling med at etablere DNA -strukturen (tidligere var det lykkedes Pauling at etablere proteinets alfa-spiralformede struktur). Også Cavendish Laboratory under ledelse af Bragg konkurrerede aktivt med King's College London , hvor Sir John Randall ledede biofysikafdelingen ( John Randall ; Randall tillod ikke Francis Crick at arbejde på King's College ). Francis Cricks venskab med Maurice Wilkins på King's College påvirkede bestemt deres efterfølgende akademiske arbejde.
Francis Anthonys bror (født 1918) gik forud for Crick i 1966. [10] Crick var gift to gange og var far til tre børn. Han giftede sig første gang i 1940 med Ruth Doreen Dodd. De havde en søn, Michael Francis Compton ( Michael Francis Compton ). De blev skilt i 1947. Senere i 1949 giftede han sig med Odile Speed , kunstneren, der malede den spiralformede struktur af DNA. De havde to døtre, Gabrielle Anne ( Gabrielle Anne ) og Jacqueline Marie-Therese ( Jacqueline Marie-Therese , senere Nichols). De boede sammen indtil Cricks død i 2004 [11] .
Francis Crick døde den 28. juli 2004 af tyktarmskræft i en alder af 88 på UC San Diegos Thornton Hospital i La Jolla -området . Han blev kremeret og hans aske spredt ud over Stillehavet . Begravelsesceremonien fandt sted den 27. september 2004 på Salk Instituttet . Den blev dirigeret af James Watson , Sydney Brenner , Alex Rich ( Alex Rich ), Seymour Benzer , Aaron Klug , Christoph Koch , Pat Churchland , Vileyanur Ramachandren , Tomaso Poggio , Lesley Orgel , Terry Sejnowski ( Terry Sejnowski ), hans søn Michael Creek og hans yngste datter Jacqueline Nichols [12] .
Crick var interesseret i to store uløste problemer inden for biologi: hvordan molekyler tillader overgangen fra ikke-levende til levende, og hvordan hjernen udfører tænkning [13] . Han indså, at hans position i det videnskabelige samfund ikke var nok til at udføre seriøs forskning på det andet område, så han gik i gang med at løse det første problem. Crick var også inspireret af opdagelserne af Linus Pauling og Erwin Schrödinger [14] . Fra biologilærebøger lærte Crick, at kovalente bindinger i biologiske molekyler skal give den strukturelle stabilitet, der er nødvendig for at opretholde genetisk information i celler. Det var tilbage at vende sig til eksperimentel biologi for at forstå, i hvilke molekyler den genetiske information er indeholdt. [15] [16] Ifølge Crick løste Charles Darwins teori om evolution ved naturlig udvælgelse og Gregor Mendels opdagelse af arvelighedens grundlag livets mysterium. [17] Crick mente, at det snart ville være muligt at syntetisere liv i et reagensglas. Nogle af hans kolleger (f.eks. forskeren Esther Lederberg ) anså imidlertid Cricks synspunkter for at være utopiske [18] .
Forskerne foreslog også, at nogle makromolekyler , såsom protein, muligvis kunne være genetiske molekyler. [19] Det var også velkendt, at proteiner er strukturelle og funktionelle makromolekyler, hvoraf nogle udfører enzymatiske reaktioner i celler [19] . I 1940'erne blev det vist, at et andet molekyle, DNA , findes i kromosomer og kan være ansvarlig for overførsel af arvelig information. I 1944, i Avery-McLeod-McCarthy-eksperimentet , viste Oswald Avery og kolleger, at arvelige fænotypiske forskelle i bakterier kan være forårsaget af forskellige DNA-molekyler [16] .
Andre videnskabsmænd mente dog, at DNA ikke er andet end et stillads til forankring af mere interessante proteinmolekyler [20] . Crick var på det rigtige sted, i det rigtige humør, på det rigtige tidspunkt (1949) og sluttede sig til Max Perutz ' projekt ved University of Cambridge , hvor han tog op til røntgendiffraktionsanalyse af proteiner [21] . Røntgendiffraktionsanalyse gav teoretisk muligheden for at afsløre den molekylære struktur af store molekyler som proteiner og DNA, men der var også alvorlige tekniske problemer, der forhindrede metoden i at blive brugt til at studere komplekse molekyler [21] .
Crick studerede det matematiske grundlag for røntgendiffraktionsanalyse [22] . Under hans undersøgelse af røntgendiffraktion forsøgte forskere ved Cambridge University Laboratory at bestemme den mest stabile spiralformede konformation af aminosyrekæder i proteiner ( alfa-helixen ). Linus Pauling var den første til at fastslå, at [23] der er 3,6 aminosyrer pr. omdrejning af alfa-helixen i et protein. Crick så fejlene begået af personalet på University of Cambridge i deres mislykkede forsøg på at bestemme den korrekte molekylære struktur af alfa-helixen. Disse lektioner hjalp ham i fremtiden med at etablere DNA- strukturen korrekt . For eksempel lærte han rollen som strukturel stivhed, indså, at dobbeltbindinger gør strukturen mere stiv, og dobbeltbindinger findes ikke kun i proteiner, men også i DNA [24] .
I 1951 deltog Crick sammen med William Cochran og Vladimir Vand i udviklingen af den matematiske teori om røntgendiffraktion af et spiralformet molekyle [25] . Dette teoretiske resultat var i god overensstemmelse med røntgendata for proteiner i alfa-helix-konformationen [26] . Teorien om røntgendiffraktion hjalp senere med at forstå strukturen af DNA bedre.
I slutningen af 1951 begyndte Crick at arbejde sammen med D. Watson på Cavendish Laboratory ved University of Cambridge. Foto 51 , et røntgenbillede af DNA taget af Rosalind Franklin og hendes kandidatstuderende Raymond Gosling , bragte succes . Fotografiet blev givet til laboratoriemedarbejder Maurice Wilkins , Watson og Crick udviklede sammen en model for den spiralformede struktur af DNA. I 1953 offentliggjorde de deres resultater [27] . For dette og efterfølgende arbejde modtog James Watson, Francis Crick sammen med Maurice Wilkins Nobelprisen i fysiologi eller medicin i 1962 . [28] [29] .
I 1951, da James Watson og Francis Crick begyndte deres fælles arbejde, havde Watson allerede færdiggjort sin afhandling i en alder af 23, mens Crick var en 35-årig kandidatstuderende. Men de var forenet af deres interesse i lagring af genetisk information i molekylær form [30] [31] . Watson og Crick tænkte meget over DNA, om en mulig passende strukturmodel [15] . Et fotografi taget af Maurice Wilkins, Rosalind Franklin og kandidatstuderende Raymond Gosling spillede en nøglerolle i at optrevle strukturen. I november 1951 delte Wilkins sine data med Watson og Crick. Alexander Stokes , en anden specialist i diffraktionsteori, og Wilkins (begge fra King's College London ) konkluderede, at røntgendiffraktionsdata for DNA indikerer, at molekylet har en spiralformet struktur, men Franklin var uenig i denne konklusion (hendes dårlige forhold til Wilkins bidrog til dette skændtes hun ofte med dem). Baseret på disse resultater foreslog og publicerede J. Watson og F. Crick i 1951 en model for DNA-strukturen, som viste sig at være fejlagtig. Forskere var godt klar over, at deres hovedkonkurrent, Linus Pauling , kunne komme foran deres opdagelse når som helst. De var bekymrede over Paulings succes med at opdage proteinets alfa-helix, og de frygtede, at Pauling også kunne være den første til at bestemme den korrekte struktur af DNA [32] .
Paulings manglende evne til at være den første til at bestemme DNA-strukturen er siden af mange videnskabsmænd blevet tilskrevet det faktum, at han ikke tog til Storbritannien som planlagt i maj 1952. [33] På grund af hans politiske aktiviteter forbød den amerikanske regering ham fra at rejse til udlandet besøgte han derfor ikke Storbritannien og mødte ikke DNA-forskere i England. Derfor fortsatte Pauling med at studere proteiner [33] [34] . Officielt var Watson og Crick heller ikke involveret i DNA-forskning. Crick skrev sin afhandling; Watson lavede andet videnskabeligt arbejde, såsom at forsøge at få myoglobinkrystaller til røntgendiffraktionseksperimenter . I 1952 opnåede Watson et røntgenbillede af tobaksmosaikviruset : resultaterne indikerede, at virussen havde en spiralformet struktur. Efter at have fejlet i 1951 fortsatte Watson og Crick modvilligt deres søgen efter en ny model for DNA-strukturen, selvom de blev nægtet tilladelse til det i nogen tid.
Rosalind Franklins forståelse af kemiens grundlæggende love spillede en ubestridelig rolle i opbygningen af DNA-modellen : hydrofile fosfatholdige grupper i DNA- nukleotidkæden skal placeres således, at de interagerer med vandmolekyler (det vil sige være på ydersiden af molekylet), mens hydrofobe nitrogenholdige baser skal vendes indad. Franklin delte sine tanker med Watson og Crick og påpegede derved hovedfejlen i deres model i 1951.
Et dårligt forhold forhindrede Wilkins og Franklin i at arbejde sammen om at finde en molekylær model af DNA. For at forstå denne omstændighed gjorde Crick og Watson endnu et forsøg på at etablere en struktur. De havde brug for tilladelse fra William Lawrence Bragg og Wilkins for at fortsætte med at arbejde. For at bygge en ny DNA-model brugte Watson og Crick information fra Franklins upublicerede røntgenbilleder (Wilkins viste dette røntgenbillede til Watson uden selv at spørge Franklins tilladelse) og fra hendes foreløbige beregninger fra røntgenbilledet. Alle disse data blev inkluderet i en skriftlig rapport om arbejdet udført i Sir John Randalls laboratorium ved King's College i slutningen af 1952.
Hvorfor Watson og Crick fik adgang til resultaterne af Rosalind Franklin og ikke spurgte hendes tilladelse, er et spørgsmål, der stadig er genstand for debat. Franklin havde ikke tid til officielt at offentliggøre resultaterne og beregningerne fra røntgenbilledet. Watson og Crick fandt dog fejl i hendes påstand om, at den spiralformede struktur ifølge hendes data ikke er den eneste mulige form for DNA. Derudover viste Max Perutz Watson og Crick den årlige rapport fra Medical Research Council med en gennemgang af alle medarbejderes arbejde, inklusive R. Franklin [35] . Samtidig hævdede Perutz, at der ikke var noget i rapporten, som Franklin ikke selv fortalte i sin tale (hvor Watson var til stede) i slutningen af 1951. Perutz fortsatte med at forklare, at rapporten var på et møde i Medical Research Council. Mødet var tilrettelagt med det formål at "etablere kontakt mellem de forskellige grupper af mennesker, der arbejder i rådet." Laboratorierne i Perutz og Randall blev finansieret af Medical Research Council.
Det er stadig ikke klart, i hvilket omfang Franklins upublicerede resultater påvirkede Watsons og Cricks konstruktion af modellen. De første røntgenbilleder af DNA blev indsamlet i 1930 af William Astbury . Ud fra disse konkluderede Astbury, at DNA bestod af stakke af nukleotider med en afstand på 3,4 Å (0,34 nanometer) fra hinanden. Franklin citerede disse resultater i sit første arbejde om strukturen af DNA [36] . Analyse af Astburys offentliggjorte resultater og røntgendiffraktionsmønstre indsamlet af Wilkins og Franklin underbyggede DNA's spiralformede natur. Ud fra disse data var det muligt at forudsige antallet af nitrogenholdige baser foldet i en drejning af DNA-spiralen (10 baser pr. drejning; en komplet drejning af helixen er 27 Å (2,7 nm) i den kompakte A-form, 34 Å (3,4 nm) i mere fri B-form). Wilkins delte denne information om B-formen af DNA med Crick og Watson. Crick så ikke et røntgenbillede af Franklins B-form ("Foto 51") før offentliggørelsen af DNA-dobbelthelix-modellen (Wilkins viste kun billedet til Watson) [37] .
I deres papir citerede Watson og Crick en af de få andre modeller, Sven Furbergs , som også sagde, at de nitrogenholdige baser skal være inde i helixen. Ferbergs resultater viste også den korrekte orientering af sukkeret i forhold til baserne. Ved opbygningen af modellen viste Crick og Watson, at den anti-parallelle orientering af de to nukleotidstrenge tillader bedre orientering af baseparrene i midten af den dobbelte helix. Cricks adgang til Franklins arbejde i slutningen af 1952 kan yderligere have bekræftet, at DNA er en dobbelt helix med antiparallelle strenge, men der var andre ræsonnementer, der også førte til de samme konklusioner. [38]
I begyndelsen af 1953 annoncerede Franklin sin overgang fra King's College til Berkbeck . Samtidig blev det klart, at Linus Pauling var aktivt engageret i søgningen efter en DNA-model (i januar bragte Watson et fortryk af Paulings papir til King's College, der indeholdt en forkert antagelse om DNA-strukturen). For at forstå alle omstændighederne gav Wilkins og laboratoriets ledere Watson og Crick røntgenbilleder af Franklins DNA og resultaterne af hendes beregninger. Disse eksperimentelle data var meget vigtige for at bestemme strukturen af DNA. Nøgleproblemet for Watson og Crick at løse var at forstå, hvordan nukleotidbaser danner kernen i dobbelthelixen.
Andre spor til opdagelsen af den korrekte struktur af DNA var de såkaldte Chargaff-forhold - eksperimentelt bestemte forhold mellem nukleotidunderenhederne af DNA: mængden af guanin er lig med mængden af cytosin og mængden af adenin er lig med mængden af thymin . Ankomsten af Erwin Chargaff til England i 1952 understregede yderligere denne vigtige kendsgerning for Watson og Crick [39] . For at bestemme strukturen af DNA fandt disse forhold ikke nogen brug, før Watson, mens han byggede strukturelle modeller, indså, at A-T- og C-G-parrene var strukturelt ens. Især er længderne af disse basepar de samme. Chargaff bemærkede også over for Watson, at i det vandige miljø i cellen ville de fremherskende tautomerer af pyrimidinbaserne (C og T) være amino- og keto-tautomererne af cytosin og thymin, og ikke imin- og enolformerne, som Crick og Watson oprindeligt havde tænkt. De rådførte sig også med Jerry Donoghue, som bekræftede de mest sandsynlige strukturer af nukleotidbaserne. [40] De nitrogenholdige baser blev holdt sammen af hydrogenbindinger, de samme ikke-kovalente interaktioner, som stabiliserede α-helix-proteinet. Korrekte strukturer var vigtige for at bestemme det korrekte arrangement af hydrogenbindinger. Efter opdagelsen af hydrogenbinding mellem A:T og C:G parrene arrangerede Watson og Crick snart nukleotidkæderne antiparallelle i form af en dobbelt helix, de nitrogenholdige baser blev vendt inde i helixen og forbundet med hinanden med brint obligationer. Således blev metoden til udpakning af to komplementære strenge (bryde hydrogenbindinger) i replikation klart præsenteret. Muligheden for replikation var det sidste krav til en genetisk molekylemodel. Efterfølgende bemærkede Crick, at uden samarbejdet fra Watson, ville han ikke have været i stand til at finde den korrekte struktur af DNA-molekylet på egen hånd [41] .
Crick har tidligere forsøgt at opstille flere eksperimenter for at etablere mønstre for nukleotidbinding til hinanden, men han var mere en teoretisk biolog end en eksperimentator. Crick begyndte at tænke på interaktioner mellem baser. I begyndelsen af 1952 bad han John Griffith om at beregne tiltrækningskræfterne mellem DNA-baser ud fra kemiske principper og kvantemekanikkens love . Griffith fik de bedste resultater, når man overvejede interaktionerne mellem A-T og G-C parrene. På det tidspunkt kendte Crick ikke til Chargaffs regler, men disse få beregninger førte videnskabsmanden til ideen om den mulige komplementaritet af nitrogenholdige baser. De endelige korrekte forhold (AT, GC) blev opnået af Watson. Han skar stykker pap ud for at modellere molekylerne af puriner og pyrimidiner og lagde dem ud på bordet på samme måde, som Linus Pauling havde opdaget alfa-spiralen et par år tidligere. Watson og Crick var i stand til at opdage den dobbelte helix af DNA på grund af deres vilje til at kombinere teori, modellering og eksperimentelle resultater (selvom disse resultater blev opnået af andre videnskabsmænd).
DNA-dobbelthelixstrukturen foreslået af Watson og Crick var baseret på Watson-Crick-bindinger mellem de fire baser, der oftest findes i DNA (A, C, T, G) og RNA (A, C, U, G). Senere undersøgelser har dog vist, at for trestrengede og firestrengede og andre mere komplekse DNA-molekylstrukturer er en alternativ bindingsmulighed nødvendig - Hoogsteen-par . Derudover begyndte syntetiske biokemikere at søge efter alternative syntetiske DNA'er bygget af andre nitrogenholdige baser end adenin, thymin, cytosin og guanin. Der er også blevet gjort forsøg på at skabe et syntetisk kodon (en sekvens af tre nukleotider , der præcist specificerer én aminosyre), syntetiske endonukleaser , syntetiske proteiner og syntetiske zinkfingre . I syntetisk DNA kan der i stedet for 4 3 codons (fra 4 nitrogenholdige baser i naturligt DNA) allerede opnås n 3 codons (fra n-nukleare baser i syntetisk DNA). Nye kodoner kan deltage i dannelsen af nye aminosyrer, som igen vil danne nye proteiner [42] .
Datoen for opdagelsen af DNA-dobbelthelixen er den 28. februar 1953. Watson og Cricks papir blev offentliggjort i tidsskriftet Nature den 25. april. Dens indhold blev duplikeret af en offentlig rapport fra lederen af laboratoriet, hvor Watson og Crick arbejdede, William Bragg , den 14. maj. Allerede den 15. maj blev der slået et notat op om ham “Why You Are You. Nearer Secret of Life" i London News Chronicle. Victor K. McElheny, i Watson and DNA: Making a Scientific Revolution, peger på en kort artikel i The New York Times med kun 6 afsnit med titlen "Form of 'Life Unit' in Cell Is Scanned", dateret 16. maj 1953. Artiklen dukkede kun op i de tidlige udgaver af avisen, og blev derefter erstattet af andre nyheder (derefter, den 12. juni 1953, udgav The New York Times en lang artikel om opdagelsen af DNA-strukturen).
Den 19. marts 1953 skrev Crick til sin søn, som studerede på en britisk kostskole, et brev [43], hvori han bekendtgjorde hans opdagelse. Han indledte brevet med ordene: "Kære Michael, Jim Watson og jeg har nok gjort den vigtigste opdagelse ..." [44] . Den 10. april 2013 blev dette brev solgt hos Christie's i New York for $6.059.750 [45] .
Sidney Brenner , Jack Dunitz , Dorothy Hodgkin , Leslie Orgel og Beryl M. Oughton var blandt de første, der så Crick og Watsons model for DNA-struktur i april 1953; på det tidspunkt arbejdede de i Department of Chemistry ved University of Oxford . Alle var imponerede over den nye model af DNA, især Brenner, som senere arbejdede med Crick på Cavendish Laboratory i Cambridge og på det nye Molecular Biology Laboratory [46] . Orgel arbejdede også senere sammen med Crick på Salk Institute for Biological Research.
I 1954, i en alder af 37, afsluttede Crick sin Ph.D.-afhandling, X-ray Diffraction : Polypeptides and Proteins, og modtog sin Ph.D. Crick arbejdede derefter i David Harkers laboratorium ved Brooklyn Polytechnic Institute, hvor han fortsatte med at udvikle sine færdigheder i analyse af proteindiffraktionsdata , idet han primært arbejdede på ribonukleaser og mekanismerne for proteinsyntese.
Efter opdagelsen af DNA-dobbelthelix-modellen begyndte Crick at undersøge den mulige biologiske betydning af denne struktur. I 1953 udgav Watson og Crick en anden artikel i tidsskriftet Nature, som sagde: "Derfor er det sandsynligt, at den nøjagtige sekvens af baser danner en kode, der bærer genetisk information" [47] .
I 1956 blev strukturen af små vira foreslået af Crick og Watson . De foreslog, at sfæriske vira, såsom tomatbushy stuntvirus, har icosahedral symmetri og består af 60 identiske underenheder [48] .
Crick arbejdede kort i New York. Han vendte snart tilbage til Cambridge , hvor han arbejdede indtil 1976, hvor han flyttede til Californien. Crick har været involveret i adskillige samarbejder inden for røntgendiffraktion, blandt dem arbejde med Alexander Rich om strukturen af kollagen [49] . Crick opgav dog hurtigt arbejdet.
I 1954 grundlagde Georgy Gamov en gruppe videnskabsmænd for at studere RNA 's rolle som mellemled mellem DNA (opbevaring af genetisk materiale i cellekernen) og proteinsyntese i cytoplasmaet ("RNA Tie Club"). Crick forstod, at RNA skal have en kode, der indeholder korte sekvenser af nukleotider, der definerer en bestemt aminosyre i det syntetiserede protein. I 1956 skrev Crick et uformelt papir om problemet med genetisk kodning for Gamows videnskabelige gruppe [50] . I denne artikel gennemgik Crick beviserne, der understøtter ideen om, at et sæt på tyve aminosyrer er nødvendige for proteinsyntese. Crick foreslog, at for at kode for aminosyrer, skulle der være et sæt små "adaptermolekyler" ( adaptermolekyler ), som ville være hydrogenbundet til korte nukleinsyrefragmenter og de aminosyrer, der definerer disse fragmenter. Han udforskede også mange andre måder, hvorpå korte nukleinsyresekvenser kunne kode for 20 aminosyrer.
I anden halvdel af 1950'erne forsøgte Crick teoretisk at bestemme mekanismen for proteinsyntese. I 1958 listede han de vigtigste funktioner i proteinsynteseprocessen: [51]
Adaptermolekyler ( adaptermolekyler ), som det nu er kendt, er transport-RNA (tRNA), og katalytiske ribonuklein-proteinkomplekser ( ribonuklein-proteinkomplekser ) kaldes nu blot ribosomer . Senere (i 1960) var et vigtigt skridt erkendelsen af, at messenger-RNA ikke var det samme som ribosomalt RNA . I sit papir fra 1958 foreslog Crick, som andre havde gjort, at nukleotidtripletter kunne kode for aminosyrer. En sådan kode er "degenereret", med 4 × 4 × 4 = 64 tripletter af fire nukleotidunderenheder for 20 aminosyrer. Nogle aminosyrer kan kodes for af flere tripletter. Crick studerede også andre koder, hvori af forskellige årsager ikke alle de 64 trillinger blev brugt. For yderligere arbejde havde Crick brug for eksperimentelle resultater: teorien alene kunne ikke optrevle kodens karakter.
Crick introducerede først udtrykket "central dogme" for molekylærbiologi (som stadig bruges i dag) til at repræsentere envejsoverførsel af genetisk information i henhold til mekanismen:
DNA -\u003e RNA -\u003e protein
"Information overføres fra nukleinsyrer til protein, men ikke i den modsatte retning."
Nogle kritikere mente, at ved at bruge ordet "dogme", mente Crick, at denne regel ikke kunne stilles spørgsmålstegn ved (selvom han ikke leverede afgørende beviser). Crick identificerede tre komponenter i enhver biologisk proces: materiale, energi, information. I sine værker fokuserede Crick på sidstnævnte komponent. Bevis på, at den genetiske kode er en degenereret kode for tripletter af nukleotider, kom fra eksperimenter i genetik, hvoraf nogle blev udført af Crick [52] . Funktioner af det genetiske forløb blev tydelige takket være arbejdet fra Marshall Nirenberg (eng. Marshall Nirenberg) og andre videnskabsmænd, der syntetiserede RNA-molekyler og brugte dem som skabeloner til proteinsyntese in vitro . [53]
Det er stadig ikke klart, hvordan Watson og Cricks brug af DNA -røntgendiffraktionsdata indsamlet af Rosalind Franklin og hendes elev Raymond Gosling påvirkede opdagelsen af strukturen. Diskussionen opstod, fordi nogle af Franklins upublicerede data blev brugt uden hendes viden eller samtykke af Watson og Crick i DNA-dobbelthelix-modellen [29] [54] . Af de fire DNA-forskere var det kun Rosalind Franklin, der havde en grad i kemi: [29] Wilkins og Crick var fysikere, og Watson var molekylærbiolog. .
Før de udgav strukturen af den dobbelte helix, delte Watson og Crick kun lidt af deres resultater med Franklin. De var dog opmærksomme på hendes arbejde. Watson deltog i hendes foredrag i november 1951, hvor Franklin introducerede to former for DNA-molekylet (type A og type B). Fosfatgruppernes placering på den ydre del af molekylet blev også diskuteret der. Franklin påpegede også mængden af vand, der kan findes i molekylet – disse data har stor betydning i forhold til molekylets stabilitet. Franklin var den første til at opdage og formulere disse fakta, som dannede grundlag for alle efterfølgende forsøg på at bygge en model af molekylet. Forud for dette havde både Linus Pauling og Watson og Crick foreslået fejlagtige modeller [55] . Hendes definition af rumgruppen af DNA-krystaller hjalp Crick med at gætte, at de to DNA-strenge i et molekyle er anti-parallelle.
I januar 1953 viste Maurice Wilkins James Watson et røntgenbillede af B-formens DNA (foto 51) [56] [57] [58] . Wilkins modtog til gengæld dette fotografi fra Rosalind Franklins kandidatstuderende Raymond Gosling [57] [59] . Wilkins og Gosling arbejdede sammen på Medical Research Council under John Randall. Det er sandsynligt, at Randall ikke informerede bestyrelsen om Franklins udnævnelse som Goslings specialevejleder, og derved bidrog til forvirring og friktion mellem Wilkins og Franklin .
I midten af februar 1953 viste Cricks vejleder, Max Ferdinand Perutz , Watson og Crick årsrapporten fra Medical Research Council med en gennemgang af alle ansattes arbejde, inklusive R. Franklin [61] [62] [63] [64 ] .
Franklin vidste ikke, at "foto 51" og dets andre videnskabelige resultater var kendt af Crick og Watson. Hun producerede tre udkast til papirer, hvoraf to omfattede den dobbelte helixstruktur af DNA. Hendes DNA-manuskripter i A-form nåede frem til Acta Crystallographica i København den 6. marts 1953, [65] en dag før Crick og Watson færdiggjorde deres model. [66]
Røntgenbillederne indsamlet af Gosling og Franklin er det bedste bevis for den spiralformede struktur af DNA. Franklins eksperimentelle arbejde viste sig således at være det afgørende resultat i Watson og Cricks opdagelse. Hun målte også vandindholdet i DNA-krystallerne, og disse resultater forklarede, at sukker-phosphat-rygraden var på ydersiden af helixen. [67] Selvom Franklin på det kraftigste afviste DNA's spiralformede struktur i samtaler med sine kolleger, argumenterede hun i sine udkast, som blev indsendt i 1953, for DNA's dobbelte spiralformede struktur.
Watson og Crick havde således tre kilder til Franklins upublicerede data: 1) hendes foredrag i 1951 med Watsons deltagelse [68] ; 2) Franklins diskussion af sine resultater med Wilkins [69] , som arbejdede i samme laboratorium 3) Franklins statusrapport for 1952 [70] .
På den sidste fase af skabelsen af modellen inviterede Francis Crick og James Watson Maurice Wilkins til at blive medforfatter til et værk, der beskriver DNA-strukturen. Wilkins afslog dette tilbud, da han ikke var med til at bygge modellen. Som et resultat af en aftale mellem lederne af de to laboratorier blev artiklerne af Wilkins og Franklin, som inkluderede røntgendiffraktionsdata, modificeret og derefter offentliggjort på anden og tredjeplads i samme nummer af Nature [71] , tilsyneladende kun i støtte til det teoretiske arbejde af Crick og Watson. , hvor en model af "B"-formen af DNA-molekylet blev foreslået.
Karikaturen af Franklin (tegnet af Watson) i en dobbelt helix (lavet efter Franklins død, hvor ærekrænkelseslovene ikke blev anvendt) karakteriserede Franklin negativt som Wilkins' assistent og indikerede hendes manglende evne til at fortolke sine egne resultater [72] .
Da Rosalind Franklin trak sig tilbage fra King's College , insisterede Sir John Randall på, at alt arbejde med DNA udelukkende tilhørte Medical Research Council [73] . Franklin udførte efterfølgende fremragende arbejde på Berkbeck College med forskning i tobaksmosaikvirus.
Crick har beskrevet sig selv som en humanist, der mener "at menneskelige problemer bør og vil blive set på i form af menneskelige moralske og intellektuelle ressourcer, uden involvering af overnaturlige kræfter." Han opfordrede offentligt til, at humanisme skulle erstatte religion som den ledende kraft for menneskeheden, og skrev:
"Menneskelighedens problem er ikke nyt. Vi er, ubevidst, på denne langsomt roterende planet i et mørkt hjørne af det enorme univers. Vores spørgsmål til sindet vil ikke tillade os at leve som køer. Vi har et dybt behov for at vide, hvorfor vi er her. Hvordan fungerer denne verden? Og endnu vigtigere, hvordan er mennesker skabt? Religion har tidligere besvaret disse spørgsmål, ofte tilstrækkeligt detaljeret. Nu ved vi, at næsten alle disse svar højst sandsynligt er nonsens, der stammer fra menneskets uvidenhed og dets store potentiale for selvbedrag ... Det er verdensreligions simple fabler, der er blevet til eventyr for børn. Trods deres symbolske forståelighed tager de ofte fejl, hvis ikke ubehagelige nok... Humanisterne levede dengang i en mystisk, interessant og intellektuelt ekspanderende verden, hvis flygtige indtryk gør religionernes gamle verdener behagelige og ufølsomme forfalskninger...” : [74]
Crick var en kritiker af kristendommen :
"Jeg respekterer ikke kristen tro. Jeg synes, de er sjove. Hvis vi kunne slippe af med dem, ville vi komme til et alvorligt problem meget hurtigere og prøve at finde ud af, hvordan verden fungerer ... ": [75]
Crick jokede engang: "Du kan tale om kristendom med voksne i en privat samtale, men du behøver ikke at lære det til små børn." [76]
I sin bog Of Molecules and Men skitserede Crick sine syn på forholdet mellem videnskab og religion [77] . Efter at have foreslået, at en computer en dag kunne programmeres til at have en sjæl, undrede han sig: på hvilket tidspunkt i den biologiske evolution får en person en sjæl? På hvilket tidspunkt i fødslen kan et barn modtage en sjæl? Crick mente, at ideen om en immateriel sjæl, der kunne komme ind i kroppen og derefter overleve efter døden, er en imaginær idé. Sindet for Crick er et produkt af hjernens fysiske aktivitet, og hjernen har udviklet sig naturligt over millioner af år. Han forstod, at det var meget vigtigt, at teorien om evolution ved naturlig udvælgelse blev undervist i skolerne. Han beklagede også, at religionsundervisning var obligatorisk i engelske skoler. Ifølge Crick skabes der hurtigt et nyt videnskabeligt billede af verden. Han forudsagde, at fejlagtige kristne forestillinger om menneskets natur snart ville komme frem i lyset; traditionelle ideer om "sjælen" vil blive erstattet af nye ideer om sindets fysiske grundlag. Crick beskrev sig selv som en skeptiker og agnostiker med en "stærk tilbøjelighed til ateisme" [78] .
I 1960 blev Crick inviteret til et praktikophold på Churchill College. Dette kollegium havde ikke et kapel. Efter nogen tid, takket være store donationer, blev det besluttet at bygge det. Crick trak sig i protest [79] [80] .
I oktober 1969 deltog Crick i 100-års jubilæumsfejringen af Nature , hvor han forsøgte at komme med nogle forudsigelser om fremskridt inden for molekylærbiologi i de næste 30 år. Hans begrundelse blev senere offentliggjort i Nature [81] . I slutningen af artiklen nævnte Crick kort søgen efter liv på andre planeter, han håbede, at udenjordisk liv ville blive fundet i år 2000. Han foreslog også en ny retning for forskning, som han kaldte "biokemisk teologi". Crick skrev: "så mange mennesker tyer til bøn, at det er svært at tro, at det ikke bringer dem tilfredshed" [81] .
Crick mente, at det ville være muligt at finde kemiske ændringer i hjernen på niveau med visse neurotransmittere eller neurohormoner, der opstår under bøn. Det kunne efter hans mening være stoffer som dopamin, som frigives til hjernen under visse forhold og giver behagelige fornemmelser. En ny videnskab, "biokemisk teologi", foreslået af Crick, er nu dukket op under det alternative navn - "neuroteologi" [82] . Cricks syn på forholdet mellem videnskab og religion fortsatte med at påvirke hans arbejde: dermed foretog han overgangen fra forskning på det molekylære niveau af biologi til forskning i teoretisk neurovidenskab.
I 1998 stillede Crick spørgsmålet: "...hvis en del af Bibelen tydeligvis er forkert, hvorfor skulle resten automatisk accepteres? … Og hvad ville være vigtigere end at finde sin sande plads i universet, én efter én fjerne disse uheldige rester af tidligere overbevisninger? " [83]
I 2003 var han en af 22 nobelprisvindere, der underskrev det humanistiske manifest . [84]
I 1960'erne begyndte Crick at spekulere om oprindelsen af den genetiske kode. I 1966 stillede han op for Leslie Orgel ved et møde, hvor sidstnævnte skulle tale om livets oprindelse . Crick havde en hypotese om de mulige trin, hvorved en oprindeligt simpel kode med flere typer aminosyrer udviklede sig til en mere kompleks kode, der blev brugt af eksisterende organismer [85] . På det tidspunkt kendte man kun til proteiner fra enzymer ; ribozymer var endnu ikke fundet. Mange molekylærbiologer har været forundret over problemet med oprindelsen af proteinreplikationssystemet, der eksisterer i de organismer, der bebor Jorden på nuværende tidspunkt. I begyndelsen af 1970'erne fastslog Crick og Orgel, at produktionen af levende systemer fra molekyler er en meget sjælden begivenhed i universet. Men en sådan begivenhed for hele universet er nok til, at levende systemer kan nå vores planet gennem replikation og rumrejser. De kaldte denne overførselsproces af levende systemer "dirigeret panspermia " ( styret panspermia ) [86] . I deres artikel [87] udtrykte Crick og Orgel deres mening om, at chancerne for abiogenese (forvandlingen af livløs natur til levende natur) på Jorden var ubetydelige.
I 1976 var Crick medforfatter til en spekulation om oprindelsen af proteinsyntese med Sydney Brenner, Aaron Klug og George Pixenick. Artiklen overvejer antagelsen om, at proteinsyntese på livsdannelsesstadiet var mulig selv uden ribosomer under følgende betingelser: tRNA skal have to konfigurationer og være bundet til mRNA af fem hydrogenbindinger (ikke tre) [88] [89] .
Cricks arbejde ved University of Cambridge markerede toppen af hans lange videnskabelige karriere, men han forlod Cambridge i 1977, efter 30 års tjeneste blev han tilbudt at blive rektor (men han afslog efterfølgende) på Gonville og Keyes College. James Watson fremsatte en påstand på Cambridge-konferencen til fejring af 50-året for opdagelsen af DNA-strukturen i 2003: "Nu er det måske en velbevaret hemmelighed, at en af de mest obskure handlinger fra University of Cambridge i det sidste århundrede var afvisningen af at udnævne Francis Crick til professor i genetik i 1958. Der kan have været en række argumenter, der fik dem til at afvise Francis." Hans store bidrag til molekylærbiologi ved Cambridge er veldokumenteret i History of University of Cambridge: Volume 4 (1870-1990), Cambridge University Press i 1992.
Ifølge den officielle hjemmeside for Institut for Genetik ved University of Cambridge , kunne professorerne ikke nå til enighed i valget, hvilket foranledigede, at universitetets vicekansler, Lord Adrian , greb ind . Lord Adrian tilbød først professoratet til en kompromiskandidat, Guido Pontecorvo. Men han nægtede hurtigt, og så sagde Crick sit professorat op.
I 1976 tog Crick et sabbatår fra Salk Institute for Biological Research i La Jolla, Californien. Crick har været et ikke-resident medlem af instituttet siden 1960. Crick skrev: "Jeg følte mig hjemme i det sydlige Californien" [90] . Efter et sabbatår forlod Crick Cambridge for at fortsætte arbejdet på Salk Institute. Han var også professor ved University of California, San Diego. Han studerede selvstændigt neuroanatomi og mange andre områder inden for neurovidenskab. Det tog ham flere år at bevæge sig væk fra molekylærbiologi. Dette har ikke været let, da spændende nye opdagelser er dukket op, herunder opdagelsen af alternativ splejsning og opdagelsen af restriktionsendonukleaser, som har været med til at skabe genteknologi. Til sidst, i 1980'erne, var Crick i stand til at give sin fulde opmærksomhed til en anden interesse: bevidsthed. Hans selvbiografiske bog, What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery , indeholder en beskrivelse af, hvorfor han forlod molekylærbiologien og skiftede til neurovidenskab.
Efter at have mestret teoretisk neurovidenskab blev Crick ramt af flere ting:
Crick håbede, at han kunne hjælpe med at fremme neurovidenskaben ved at fremme konstruktiv interaktion mellem specialister fra forskellige underdiscipliner. Han samarbejdede endda med eksperter inden for neurofysiologi, såsom Patricia Churchland . I 1983 viste Crick og Mitchison ved hjælp af computermodeller af neurale netværk, at REM-søvn er nødvendig for at fjerne visse former for interaktioner i netværk af celler i pattedyrs hjernebark; de kaldte denne proces "omvendt læring." I den sidste fase af deres karriere udgav Crick en række artikler om bevidsthed (1990-2005) med Christoph Koch [91] . Crick forsøgte at forstå, hvordan sindet husker det i flere hundrede millisekunder, når han så en scene. Crick og Koch indså, at korttidshukommelsens processer stadig er dårligt forstået, så bevidsthed ser ud til at være meget kompleks. Crick udgav også en bog, der beskriver neurovidenskab som en ret uafhængig videnskab, bevidsthed som et emne for undersøgelse af neurovidenskab på det molekylære, cellulære og adfærdsmæssige niveau. Cricks bog Astonishing Hypotheses er en bog om de værktøjer, neurovidenskab har brug for for at forklare, hvordan hjernen genererer bevidsthed. Crick var skeptisk over for værdien af beregningsmodeller baseret på mental funktion, som ikke var baseret på detaljerede oplysninger om hjernestruktur.
I forbindelse med opdagelsen af den dobbelte helix lavet med Watson , beskrives Crick ofte som en meget snakkesalig person, der ikke er bange for at udtrykke sine ideer [92] . Takket være sin karakter og videnskabelige resultater lykkedes det Crick at påvirke både de mennesker, der var engageret i videnskab, og dem, der ikke var. Krik talte som regel hurtigt og ret højt, han havde et højt og smittende grin og en god sans for humor. En kollega fra Salk Institute beskrev ham som "et intelligent kraftcenter med et snedigt smil, mens han brainstormer ... Francis var aldrig ond, han kunne kun vid. Han fandt mikroskopiske fejl i logikken. I et rum fyldt med videnskabsmænd stræbte Francis konstant efter titlen som mester." [ 93]
Crick udtrykte lejlighedsvis sine meninger om eugenik, normalt i personlige breve. For eksempel gik han ind for en form for eugenik, hvor det ville være at foretrække for velhavende familier at få flere børn [94] . Han bemærkede engang: "I sidste ende vil samfundet begynde at bekymre sig om de næste generationer ... i øjeblikket er dette ikke et emne, man nemt kan drage konklusioner om, fordi folk har for mange religiøse overbevisninger, og indtil vi har en mere selv når vi ser på os selv, tror jeg, at det ville være risikabelt at forsøge at gøre noget på eugenikkens vej... Jeg ville blive overrasket, hvis samfundet i de næste 100 eller 200 år ikke ville komme overens med tanken om, at det burde forsøge at hjælpe de næste generationer i en eller anden grad eller på en eller anden måde.
Crick var en åbenhjertig kritiker af kreationismen. I 1987 erklærede USA's højesteret i sagen Edwards v. Aguillard ( Edwards v. Aguillard-sagen ) den obligatoriske undervisning i "videnskabelig kreationisme" i skolerne i strid med landets forfatning. Crick sluttede sig til andre nobelpristagere i at rådgive, "Videnskabelig kreationisme har ingen plads i skolerne." [95] Crick foreslog også at gøre Darwins dag til en britisk nationaldag.
Foredrag til ære for Francis Crick er blevet holdt siden 2003 med donationer fra Cricks kollega, Sidney Brenner, nobelpristager i fysiologi eller medicin i 2002 [98] . Der gives fortrinsret til forelæsninger inden for vidensområder, som Francis Crick bidrog til, selvom forelæsninger fra ethvert område inden for biologisk videnskab er tilladt. Unge undervisere (op til 40 år) foretrækkes også.
The Biological Research Institute er i øjeblikket under opførelse og er beliggende i London, Storbritannien [99] . Francis Crick Institute bygges af sponsorer: Cancer Research UK, Imperial College London, King's College London, Medical Research Council, University College London og Wellcome Trust [100] . Når det står færdigt i 2015, vil det være det største center for biovidenskabelig forskning i Europa [99] .
Tematiske steder | ||||
---|---|---|---|---|
Ordbøger og encyklopædier | ||||
Slægtsforskning og nekropolis | ||||
|
Vindere af Nobelprisen i fysiologi eller medicin i 1951-1975 | |
---|---|
| |
|
af Philadelphia Medal of Freedom | Modtagere|
---|---|
|