Джеймс Вотсон роки життя. Хто відкрив подвійну спіраль ДНК

Відкриття подвійної спіралі ДНК стало одним із ключових віх в історії світової біології; зобов'язані цим відкриттям ми дуету Джеймса Вотсона та Френсіса Крику. Незважаючи на те, що Вотсон здобув собі погану славу певними висловлюваннями, переоцінити важливість його відкриття просто неможливо.

Джеймс Дьюї Вотсон – американський фахівець з молекулярної біології, генетик та зоолог; найбільше відомий участю у відкритті структури ДНК у 1953-му. Лауреат Нобелівської премії з фізіології та медицини.

Після успішного закінчення Університету Чикаго та Університету Індіани Уотсон деякий час вів дослідження з хімії разом із біохіміком Германом Калькаром (Herman Kalckar) у Копенгагені (Copenhagen). Пізніше він перебрався до лабораторії Кевендіша при Університеті Кембриджа, де йому вперше довелося зустріти його майбутнього колегу та товариша Френсіса Крика (Francis Crick).

До ідеї подвійної спіралі ДНК Вотсон і Крик додумалися в середині березня 1953-го, вивчаючи зібрані Розалінд Франклін (Rosalind Franklin) та Морісом Уїлкінсом (Maurice Wilkins) експериментальні дані. Оголосив про відкриття сер Лоуренс Брег (Lawrence Bragg), директор лабораторії Кевендіша; трапилося це на бельгійській науковій конференції 8 квітня 1953-го. Важливу заяву, втім, преса фактично не помітила. 25 квітня 1953-го статтю про відкриття було опубліковано у науковому журналі "Nature". Інші вчені-біологи та ціла низка нобелівських лауреатів швидко оцінили всю монументальність відкриття; деякі навіть називали це величезним науковим відкриттям 20-го століття.

1962-го Вотсон, Крік та Уілкінс отримали за своє відкриття Нобелівську премію з фізіології та медицини. Четверта учасниця проекту, Розалінд Франклін, померла 1958-го і, як наслідок, претендувати на премію вже не могла. Вотсон за своє відкриття також удостоївся монумента в Американському музеї природної історії в Нью-Йорку; оскільки монументи такі ставляться лише на честь американських вчених, Крік та Вілкінс залишилися без пам'ятників.

Вотсона донині вважають одним із найбільших вчених в історії; втім, як людину його багато хто відверто недолюблював. Джеймс Вотсон кілька разів ставав фігурантом досить гучних скандалів; один з них мав пряме відношення до його роботи - справа в тому, що в ході роботи над моделлю ДНК Вотсон і Крик використовували дані, отримані Розалінд Франклін, без її дозволу. З напарником Франклін, Вілкінс, вчені працювали досить активно; сама Розалінд, цілком можливо, так остаточно життя й могла й дізнатися, наскільки значної ролі її експерименти зіграли у розумінні структури ДНК.

З 1956 по 1976 Уотсон працював на факультеті біології Гарварда; цікавила його у період переважно біологія молекулярна.

1968-го Уотсон отримав місце директора в лабораторії "Cold Spring Harbor" у Лонг-Айленді, Нью-Йорк (Long Island, New York); стараннями його в лабораторії неабияк піднявся рівень якості дослідницької роботи, та й фінансування помітно покращало. Сам Вотсон в цей період займався переважно дослідженнями раку; попутно він зробив підвладну йому лабораторію одним із найкращих у світі центрів молекулярної біології.

1994-го Вотсон став президентом дослідницького центру, 2004-го – ректором; 2007-го він залишив посаду після досить непопулярних висловлювань про існування зв'язку між рівнем інтелекту та походженням.

У період з 1988 по 1992 Уотсон активно співпрацював з Національними інститутами здоров'я, допомагаючи розвивати проект з дослідження геному людини.

Вотсон також був сумно відомий відверто провокаційними і, найчастіше, образливими коментарями про своїх колег; окрім інших, проходив він у своїх промовах і по Франклін (вже після її смерті). Ряд його висловлювань можна було сприйняти як випади у бік гомосексуалів та товстунів.

Робота з біології

Романової Анастасії

Френк Крик

Джеймс Вотсон

"Відкриття вторинної структури ДНК"

Початок цієї історії можна прийняти за жарт. "А ми щойно відкрили секрет життя!" – сказав один із двох чоловіків, які увійшли до кембриджського голка паб рівно 57 років тому – 28 лютого 1953 року. І ці люди, які працювали в лабораторії неподалік, анітрохи не перебільшували. Одного з них звали Френк Крик, а іншого – Джеймс Вотсон.

Біографія:

Френсіс Крик

У воєнні роки Крик займався створенням мін у науково-дослідній лабораторії Військово-Морського міністерства Великобританії. Протягом двох років після закінчення війни він продовжував працювати у цьому міністерстві і саме тоді прочитав відому книгу Ервіна Шредінгера «Що таке життя? Фізичні аспекти живої клітини», що побачила світ 1944 року. У книзі Шредінгер запитує: «Як можна просторово-часові події, що відбуваються в живому організмі, пояснити з позиції фізики та хімії?»
Ідеї, викладені у книзі, настільки вплинули на Крику, що він, маючи намір зайнятися фізикою частинок, перейшов на біологію. За підтримки Арчибалда В. Вілла Крик отримав стипендію Ради з медичних досліджень і в 1947 почав працювати в Стренджвейській лабораторії в Кембриджі. Тут він вивчав біологію, органічну хімію та методи рентгенівської дифракції, які використовуються для визначення просторової структури молекул.

Джеймс Девей Вотсон

Народився 6 квітня 1928 року в Чикаго (штат Іллінойс) у сім'ї Джеймса Д. Вотсона, бізнесмена, і Джин (Мітчелл) Вотсон і був їхньою єдиною дитиною.

У Чикаго він здобув початкову та середню освіту. Незабаром стало очевидним, що Джеймс надзвичайно обдарована дитина, і її запросили на радіо для участі у програмі «Вікторини для дітей». Лише два роки провчившись у середній школі, Вотсон отримав у 1943 році стипендію для навчання в експериментальному чотирирічному коледжі при університеті Чикаго, де виявив інтерес до вивчення орнітології. Ставши бакалавром природничих наук в Чикагському університеті в 1947 році, він продовжив освіту в Індіанському університеті Блумінгтона.
На цей час Вотсон зацікавився генетикою і почав навчання в Індіані під керівництвом фахівця в цій галузі Германа Дж Меллера та бактеріолога Сальвадора Лурія. Вотсон написав дисертацію про вплив рентгенівських променів на розмноження бактеріофагів (вірусів, що інфікують бактерії) і отримав у 1950 році ступінь доктора філософії. Субсидія Національного дослідницького товариства дозволила йому продовжити дослідження бактеріофагів у Копенгагенському університеті Данії. Там він проводив вивчення біохімічних властивостей ДНК бактеріофага. Проте, як він згадував, експерименти з фагом почали його обтяжувати, йому хотілося дізнатися більше про істинну структуру молекул ДНК, про які так захоплено говорили генетики.

У жовтні 1951року вчений вирушив до Кавендиської лабораторії Кембриджського університету для дослідження просторової структури білків спільно з Джоном К. Кендрю. Там він познайомився з Френсісом Криком, (фізиком, який цікавився біологією), який на той час писав докторську дисертацію.
Згодом вони встановилися тісні творчі контакти. «Це було інтелектуальне кохання з першого погляду, – стверджує один історик науки. Незважаючи на спільність інтересів, поглядів на життя та стиль мислення, Вотсон і Крик нещадно, хоч і чемно, критикували один одного. Їхні ролі в цьому інтелектуальному дуеті були різними. "Френсіс був мозком, а я - почуттям", - каже Вотсон

Починаючи з 1952 року, ґрунтуючись на ранніх дослідженнях Чаргаффа, Вілкінса та Франклін, Крік та Вотсон вирішили спробувати визначити хімічну структуру ДНК.

До п'ятдесятих років було відомо, що ДНК – велика молекула, що складається із з'єднаних між собою лінію нуклеотидів. Також вчені знали, що саме ДНК відповідає за зберігання та передачу у спадок генетичної інформації. Невідомими залишалися просторова структура цієї молекули та механізми, за якими ДНК передається у спадок від клітини до клітини та від організму до організму.

У 1948 році Лайнус Полінг відкрив просторову структуру інших макромолекул – білків. Прикутий нефритом до ліжка Полінг кілька годин складав папір, яким намагався змоделювати конфігурацію білкової молекули, і створив модель структури, названої " альфа-спіраллю " .

За словами Вотсона, після цього відкриття в їх лабораторії була популярна гіпотеза про спіральну будову ДНК. Уотсон і Крік співпрацювали з провідними фахівцями з рентгеноструктурного аналізу, а Крік умів практично безпомилково виявляти ознаки спіралі на знімках, отриманих у такий спосіб.

Полінг теж вважав, що ДНК - спіраль, причому складається з трьох ниток. Однак він не міг пояснити ні природи такої структури, ні механізми самоподвоєння ДНК для передачі дочірнім клітинам.

Відкриття двоспіральної структури відбулося після того, як Моріс Уілкінс таємно показав Уотсону та Крику рентгенівський знімок молекули ДНК, зроблений його співробітницею Розаліндою Франклін. На цьому знімку вони чітко довідалися про ознаки спіралі і попрямували до лабораторії, щоб перевірити все на об'ємній моделі.

У лабораторії з'ясувалося, що майстерня не поставила необхідні для стереомоделі металеві пластини, і Уотсон вирізав із картону чотири види макетів нуклеотидів – гуаніну (G), цитозину (C), тиміну (T) та аденіну (A) – і став розкладати їх на столі . І тут він виявив, що аденін поєднується з тиміном, а гуанін - з цитозином за принципом "ключ-замок". Саме таким чином з'єднуються між собою дві нитки спіралі ДНК, тобто навпроти тиміну з однієї нитки завжди буде аденін з іншої, і ніщо інше.

Протягом наступних восьми місяців Уотсон і Крик узагальнили отримані результати з вже наявними, зробивши повідомлення про структуру ДНК у лютому 1953 року.

Місяцем пізніше вони створили тривимірну модель молекули ДНК, зроблену з кульок, шматочків картону та дроту.
Відповідно до моделі Крика-Уотсона ДНК представляє подвійну спіраль, що складається з двох ланцюгів дезоксирибозофосфату, з'єднаних парами основ аналогічно сходам сходів. За допомогою водневих зв'язків аденін поєднується з тиміном, а гуанін - з цитозином.

Можна поміняти місцями:

а) учасників цієї пари;

б) будь-яку пару в іншу пару, і це призведе до порушення структури, хоча вирішальним чином позначиться її біологічної активності.

Структура ДНК, запропонована Вотсоном і Криком, добре задовольняла головному критерію, виконання якого було необхідне молекули, претендує на роль сховища спадкової інформації. «Остів нашої моделі високою мірою впорядкований, і послідовність пар основ є єдиною властивістю, яка може забезпечити передачу генетичної інформації», – писали вони.
«Наша структура, – писали Вотсон та Крик, – складається, таким чином, з двох ланцюжків, кожен з яких є комплементарним по відношенню до іншого».

Вотсон написав про відкриття своєму шефу Дельбрюку, а той – Нільсу Бору: «Приголомшливі речі відбуваються в біології. Мені здається, Джим Вотсон зробив відкриття, порівнянне з тим, що зробив Резерфорд 1911 року». У 1911 році Резерфорд відкрив атомне ядро.

Таке розташування дозволило пояснити механізми копіювання ДНК: дві нитки спіралі розходяться і до кожної з них добудовується з нуклеотидів точна копія її колишньої "партнерки" по спіралі. За таким же принципом, як із негативу у фотографії друкують позитив.

Хоча Розалінда Франклін і не підтримувала гіпотезу про спіральну будову ДНК, саме її знімки відіграли вирішальну роль у відкритті Вотсона та Крику.

Пізніше запропонована Уотсоном та Криком модель будови ДНК була доведена. А в 1962 р. їхня робота була відзначена Нобелівською премією з фізіології та медицини «за відкриття в галузі молекулярної структури нуклеїнових кислот і за визначення їхньої ролі для передачі інформації в живій матерії». Серед лауреатів не було Розалінди Франклін, яка померла на той час (від раку в 1958 році), оскільки премія не присуджується посмертно.

Йом з Каролінського інституту сказав на церемонії вручення премії: «Відкриття просторової молекулярної структури ДНК є вкрай важливим, тому що намічає можливості для розуміння в найдрібніших деталях загальних та індивідуальних особливостей всього живого». Енгстрем зазначив, що «розшифрування подвійної спіральної структури дезоксирибонуклеїнової кислоти зі специфічною парною сполукою азотистих основ відкриває фантастичні можливості для розгадування деталей контролю та передачі генетичної інформації».

https://pandia.ru/text/78/209/images/image004_142.jpg" width="624" height="631 src=">

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

Джеймс Вотсон: біографія

Народився у 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 Вотсона 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 Вотсон 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 Уїлкінсом. Останній показував результати перших спроб застосування рентгенівської дифракції для зйомки молекули ДНК. Вотсон, схвильований даними Уілкінса, восени прибув до Великобританії. Він влаштувався до Кавендіської лабораторії, 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 були обізнані про існування конкурентів серед інших вчених, таких як Лайнус Полінг.

Крик і Джеймс Вотсон ДНК моделювали з великими труднощами. Ніхто не мав хімічної освіти, тому вони 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. Мабуть, він не надто 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. Вологіша 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 витлумачені, то основи азоту розташовувалися б усередині молекули. Відчуваючи незручність від такого публічного провалу, директор Кавендіської лабораторії рекомендував дослідникам відмовитися від їхнього підходу. Вчені офіційно зайнялися іншими напрямками, але приватно продовжували думати про проблему ДНК.

Підглянуте відкриття

Уілкінс, 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 парування 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 «гвинтових сходів». Два ланцюжки в ньому від'єднувалися, подібно до «блискавки», і відтворювали недостатні 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 прославилися. 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 Уїлкінсу Нобелівської премії в 1962 р. Правила Шведської академії дозволяють нагородження трохи 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. Вони народилися двоє синів: Руфус і 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 поєднувати їх результати для нових висновків. У 1952 році він використовував рентгенівський анод, що обертається, щоб продемонструвати спіральну будову вірусу тютюнової мозаїки. З 1953 по 1955 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 і злапамятних 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 Вотсон вибачився за своє трактування Франклін, заявивши, що він не знав про той тиск, з яким вона зіткнулася в 1950 роках 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 - так глибоко впливає Інститут міжнародних генетичних досліджень.

У 1990 році Вотсон 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 ґрунтується на тому, що інтелект її мешканців такий самий, як у решти, але результати тестів говорять про те, що це не так. Він продовжив свою думку ідеєю, що прогрес в Африці не може бути поганим генетичним матеріалом. Публічний протест проти цього висловлювання змусив Колд-Спрінг-Харбор просити про 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 спадкових захворювань, що діагностуються, може бути пов'язане з пізнішим народженням дітей. «Чим старше ви стаєте, тим 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.

Джеймс Дьюї Вотсон - американський біохімік. Народився 6 квітня 1928 року в Чикаго (штат Іллінойс). Він був єдиною дитиною в сім'ї бізнесмена Джеймса Д. Вотсона та Джин (Мітчелл) Вотсон. У рідному місті хлопчик здобув початкову та середню освіту. Незабаром стало очевидним, що Джеймс надзвичайно обдарована дитина, і її запросили на радіо для участі у програмі «Вікторини для дітей». Лише два роки провчившись у середній школі, Вотсон отримав у 1943 році стипендію для навчання в експериментальному чотирирічному коледжі при університеті Чикаго, де виявив інтерес до вивчення орнітології. Закінчивши в 1947 університет зі ступенем бакалавра природничих наук, він продовжив потім освіту в Індіанському університеті Блумінгтона.

Народився у Чикаго, штат Іллінойс. У віці 15 років вступив до Чикагського університету, який закінчив чотирма роками пізніше. В 1950 отримали докторський ступінь доктора в університеті штату Індіана за вивчення вірусів. На той час Вотсон зацікавився генетикою і почав навчання в Індіані під керівництвом фахівця у цій галузі Г.Д. Меллера та бактеріолога С. Лурія. У 1950 році молодий вчений отримав ступінь доктора філософії за дисертацію про вплив рентгенівських променів на розмноження бактеріофагів (вірусів, що інфікують бактерії). Субсидія Національного дослідницького товариства дозволила йому продовжити дослідження бактеріофагів у Копенгагенському університеті Данії. Там він проводив вивчення біохімічних властивостей ДНК бактеріофага. Однак, як він згадував, експерименти з бактеріофагом стали його обтяжувати, йому хотілося дізнатися більше про істинну структуру молекул ДНК, про які так захоплено говорили генетики. Його відвідування Кавендиської лабораторії у 1951 році призвело до співпраці з Френсісом Криком, яке увінчалося відкриттям структури ДНК.

У жовтні 1951 року вчений вирушив у Кавендишскую лабораторію Кембриджського університету на дослідження просторової структури білків разом із Д.К. Кендрю. Там він і познайомився з Криком, фізиком, який цікавився біологією і писав докторську дисертацію.

«Це було інтелектуальне кохання з першого погляду, – стверджує один історик науки. – Їхні наукові погляди та інтереси – найважливіша проблема, яку треба вирішувати, якщо ви біолог». Незважаючи на спільність інтересів, поглядів на життя та стиль мислення, Вотсон і Крик нещадно, хоч і чемно, критикували один одного. Їхні ролі в цьому інтелектуальному дуеті були різними. "Френсіс був мозком, а я - почуттям", - каже Вотсон.

Згадуючи про ставлення до ДНК переважної більшості біологів тих днів, Вотсон писав: «Після дослідів Ейвері було схоже, що саме ДНК є основним генетичним матеріалом. Таким чином, з'ясування хімічної будови ДНК могло стати важливим кроком до розуміння того, як відтворюються гени. Але на відміну від білків, щодо ДНК було дуже мало точно встановлених хімічних відомостей. Нею займалися лічені хіміки, і за винятком того факту, що нуклеїнові кислоти є дуже великими молекулами, побудованими з менших будівельних блоків – нуклеотидів, про їхню хімію не було відомо нічого такого, за що міг би ухопитися генетик. Більше того, хіміки-органіки, які працювали з ДНК, майже ніколи не цікавилися генетикою».

Американські вчені постаралися звести докупи відомості про ДНК, як фізико-хімічні, так і біологічні. Як пише В.М. Сойфер: «Уотсон і Крик аналізували дані рентгеноструктурного аналізу ДНК, зіставили їх із результатами хімічних досліджень співвідношення нуклеотидів в ДНК (правила Чаргаффа) і застосували до ДНК ідею Л. Полінга про можливість існування спіральних полімерів, висловлену їм щодо білків. В результаті вони змогли запропонувати гіпотезу про структуру ДНК, згідно з якою ДНК представлялася складеною з двох полінуклеотидних ниток, з'єднаних водневими зв'язками та взаємно закручених одна щодо одної. Гіпотеза Вотсона та Крику так просто пояснювала більшість загадок про функціонування ДНК як генетичної матриці, що вона буквально відразу була прийнята генетиками і в короткий термін експериментально доведена».

Виходячи з цього, Вотсон і Крик запропонували таку модель ДНК:

1. Два ланцюжки у структурі ДНК обвиті одна навколо іншої та утворюють правозакручену спіраль.

2. Кожен ланцюг складений залишками фосфорної кислоти і цукру дезоксирибози, що регулярно повторюються. До залишків цукру приєднані азотисті основи (по одному на кожний цукровий залишок).

3. Ланцюжки фіксовані один щодо одного водневими зв'язками, що з'єднують попарно азотисті основи. В результаті виявляється, що фосфорні та вуглеводні залишки розташовані на зовнішній стороні спіралі, а підстави укладені в ній. Підстави перпендикулярні до осі ланцюжків.

4. Є правило відбору для з'єднання підстав у пари. Пуринова основа може поєднуватися з піримідиновим, і, більше того, тімін може з'єднуватися тільки з аденіном, а гуанін – з цитозином.

5. Можна замінити місцями: а) учасників цієї пари; б) будь-яку пару в іншу пару, і це призведе до порушення структури, хоча вирішальним чином позначиться її біологічної активності.

«Наша структура, – писали Вотсон та Крик, – складається, таким чином, з двох ланцюжків, кожен з яких є комплементарним по відношенню до іншого».

У лютому 1953 року Крік і Вотсон зробили повідомлення про структуру ДНК. Місяцем пізніше вони створили тривимірну модель молекули ДНК, зроблену з кульок, шматочків картону та дроту.

Модель дозволила іншим дослідникам чітко подати реплікацію ДНК. Два ланцюги молекули поділяються в місцях водневих зв'язків на кшталт відкриття застібки-блискавки, після чого на кожній половині колишньої молекули ДНК відбувається синтез нової. Послідовність основ діє як матриця, або зразок для нової молекули.

Крик і Вотсон завершили створення моделі ДНК в 1953 році, а через дев'ять років спільно з Вілкінс вони отримали Нобелівську премію 1962 з фізіології та медицини «за відкриття, що стосуються молекулярної структури нуклеїнових кислот і їх значення для передачі інформації в живих системах». Вілкінс (Maurice Wilkins) - його експерименти з дифракцією рентгенівських променів допомогли встановити двоспіральну структуру ДНК. Розалінд Франклін (Rosalind Franklin, 1920-58), чий внесок у відкриття структури ДНК, на думку багатьох, був дуже вагомим, не була удостоєна Нобелівської премії, оскільки не дожила до цього часу.

Узагальнивши дані про фізичні та хімічні властивості ДНК та проаналізувавши результати М. Вілкінса та Р. Франклін щодо розсіяння рентгенівських променів на кристалах ДНК, Дж. Уотсон та Ф. Крик у 1953 р. побудували модель тривимірної структури цієї молекули. Найважливіше значення мав запропонований ними принцип компліментарності ланцюгів у дволанцюжковій молекулі. Дж. Вотсону належить гіпотеза про напівконсервативний механізм реплікації ДНК. У 1958-1959 pp. Дж. Вотсоном і А. Тисьєром були проведені дослідження бактеріальних рибосом, що стали класичними. Відомі також роботи вченого щодо вивчення структури вірусів. У 1989-1992 pp. Дж. Вотсон очолював міжнародну наукову програму "Геном людини".

Вотсон і Крик відкрили структуру дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) – речовини, що містить усю спадкову інформацію.

До п'ятдесятих років було відомо, що ДНК - велика молекула, яка складається з тисяч з'єднаних між собою лінію маленьких молекул чотирьох різних видів - нуклеотидів. Також вчені знали, що саме ДНК відповідає за зберігання та передачу у спадок генетичної інформації, схожої на текст, написаний алфавітом із чотирьох літер. Невідомими залишалися просторова структура цієї молекули та механізми, за якими ДНК передається у спадок від клітини до клітини та від організму до організму.

1948 року Лайнус Полінг відкрив просторову структуру інших макромолекул – білків і створив модель структури, названої "альфа-спіраллю".

Полінг теж вважав, що ДНК - спіраль, причому складається з трьох ниток. Однак він не міг пояснити ні природи такої структури, ні механізми самоподвоєння ДНК передачі дочірнім клітинам.

Відкриття двоспіральної структури відбулося після того, як Моріс Вілкінс (Maurice Wilkins) таємно показав Уотсону та Крику рентгенівський знімок молекули ДНК, зроблений його співробітницею Розалінд Франклін. На цьому знімку вони чітко довідалися про ознаки спіралі і попрямували до лабораторії, щоб перевірити все на об'ємній моделі.

Хоч Франклін і не підтримувала гіпотезу про спіральну будову ДНК, саме її знімки відіграли вирішальну роль у відкритті Вотсона та Крику. До премії, яку отримали Уілкінс, Вотсон та Крик, Розалінд не дожила.

Очевидно, що відкриття просторової структури ДНК зробило революцію у світі науки і спричинило цілу низку нових відкриттів, без яких не можна уявити не тільки сучасну науку, а й сучасне життя в цілому

У шістдесятих роках минулого століття припущення Вотсона та Крику про механізм реплікації (подвоєння) ДНК повністю підтвердилося. Крім того, було показано, що у цьому процесі бере участь спеціальний білок – ДНК-полімераза.

Приблизно водночас було здійснено інше важливе відкриття генетичний код. Як уже говорилося вище, ДНК містить у собі інформацію про все, що передається у спадок, у тому числі про лінійну структуру кожного білка в організмі. Білки, як і ДНК, є довгими молекулярними ланцюжками з амінокислот. Цих амінокислот 20. Відповідно, було неясно яким чином "мова" ДНК, що складається з чотирилітерного алфавіту, перекладаються на "мову" білків, де використовується 20 "літер".

Виявилося, що поєднання трьох нуклеотидів ДНК чітко відповідає одній з 20 амінокислот. І, таким чином, "написане" на ДНК однозначно перекладається в білок.

У сімдесятих роках з'явилися ще два найважливіші методи, засновані на відкритті Вотсона та Крику. Це секвенування та отримання рекомбінатної ДНК. Секвенування дозволяє "прочитати" послідовність нуклеотидів у ДНК. Саме на цьому методі засновано всю програму "Геном людини".

Отримання рекомбінантної ДНК інакше називають молекулярним клонуванням. Суть цього методу полягає в тому, що молекулу ДНК вбудовують фрагмент, що містить певний ген. Таким чином, наприклад, отримують бактерії, які містять ген людського інсуліну. Інсулін, отриманий у такий спосіб, називається рекомбінатним. Цим методом створені все " генетично модифіковані продукти " .

Як не парадоксально, репродуктивне клонування, про яке зараз усі говорять, з'явилося раніше, ніж було відкрито структуру ДНК. Зрозуміло, що нині вченими, які проводять такі експерименти, активно використовуються результати відкриття Вотсона та Крику. Але спочатку метод не базувався на ньому.

Наступним важливим кроком науки стала розробка у вісімдесятих роках полімеразно-ланцюгової реакції. Ця технологія використовується для швидкого "розмноження" потрібного фрагмента ДНК і вже знайшла безліч застосувань як у науці, так і в медицині та технології. У медицині за допомогою ПЛР проводять швидку та точну діагностику вірусних захворювань. Якщо в масі ДНК, отриманої з аналізу пацієнта, навіть у мінімальній кількості є гени, принесені вірусом, то за допомогою ПЛР можна досягти їх "розмноження" і після цього легко ідентифікувати.

А.В. Енгстрем з Каролінського інституту сказав на церемонії вручення премії: «Відкриття просторової молекулярної структури ... ДНК є вкрай важливим, тому що намічає можливості для розуміння в найдрібніших деталях загальних та індивідуальних особливостей всього живого». Енгстрем зазначив, що «розшифрування подвійної спіральної структури дезоксирибонуклеїнової кислоти зі специфічною парною сполукою азотистих основ відкриває фантастичні можливості для розгадування деталей контролю та передачі генетичної інформації».

Джеймс Дьюї Вотсон (James Dewey Watson, 6 квітня 1928, Чикаго, Іллінойс) - американський біолог. Лауреат Нобелівської премії з фізіології та медицини 1962 - спільно з Френсісом Криком і Морісом Х. Ф. Вілкінсом за відкриття структури молекули ДНК.

З дитинства завдяки батькові Джеймс був зачарований спостереженнями за життям птахів. У віці 12 років Уотсон брав участь у популярній радіовікторині Quiz Kids для інтелектуальних молодих людей. Завдяки ліберальній політиці президента університету Чикаго Роберта Хатчинса він вступив до університету у віці 15 років. Прочитавши книгу Ервіна Шредінгера «Що таке життя з погляду фізики?», Уотсон змінив свої професійні інтереси з вивчення орнітології вивчення генетики. У 1947 році отримав ступінь бакалавра зоології в університеті Чикаго.

У 1951 році вступив до Кавендиської лабораторії Кембриджського університету, де вивчав структуру білків. Там познайомився із фізиком Френсісом Криком, який цікавився біологією.

У 1952 році Вотсон і Крик почали працювати над моделюванням структури ДНК. Використовуючи Правила Чаргаффа та рентгенограми Розалінди Франклін та Моріса Вілкінса побудували двоспіральну модель.

25 років керував науковим інститутом Колд Спрінг Харбор, де вів дослідження генетики раку.

З 1989 року по 1992 рік — організатор та керівник проекту «Геном людини» з розшифрування послідовності людської ДНК, у цей же час очолює секретний проект «Фауст»

У 2007 році висловився за те, що представники різних рас мають різні інтелектуальні здібності, що зумовлено генетично. У зв'язку з порушенням політкоректності від нього вимагали публічних вибачень, а в жовтні 2007 року Вотсон офіційно пішов з посади керівника лабораторії, де він працював. Водночас він продовжує керувати дослідженнями у тій же лабораторії.

За повідомленням видання «Індепендент», дослідження ДНК самого Джеймса Вотсона виявило високу концентрацію африканських і, щонайменше, азіатських генів. Пізніше було висловлено думку, що аналіз геному містив суттєві помилки.
Нині працює над пошуком генів психічних захворювань.

Книги (3)

Уникайте занудства. Уроки життя, прожитого в науці

Знаменитий біолог Джеймс Вотсон прославився тим, що в 1953 відкрив (разом з Френсісом Криком) структуру ДНК, за що отримав Нобелівську премію. Пізніше Уотсон став першим директором Національного центру досліджень людського геному (США) та очолив знаменитий проект «Геном людини».

В автобіографічній книзі «Уникайте занудства» Уотсон пише про своє відоме відкриття, про те, як функціонує американська наука, і про ті уроки, які він зміг отримати з власного життєвого досвіду, а також досвіду спостережень за іншими людьми. Саме ця остання обставина робить книгу Вотсона не просто захоплюючою, але ще й дуже корисною.

"Уникайте занудства" - це одночасно і ґрунтовні мемуари великого вченого, і своєрідний посібник з досягнення успіху в науці. Розповідаючи про свій життєвий шлях, автор дає читачеві слушні та практичні поради, як зробити успішну кар'єру в науці і, можливо, якось зробити видатне відкриття самому.

Молекулярна біологія гена

Книга належить перу лауреата Нобелівської премії Дж. Вотсона, займає особливе місце у літературі з молекулярної біології.

Вона є чудовим керівництвом у цій новій, бурхливо розвивається біології і підсумовує найсучасніші дані. Розглянуто принципи хромосомної теорії спадковості, взаємодію біологічно активних молекул, структуру та функцію мембран, роль різних регуляторів обміну речовин, вірусну теорію раку, питання та завдання генетичної інженерії.

Книга написана виключно чітко, логічно та читається з великим інтересом.

Подвійна спіраль

Автор книги - видатний американський вчений Джеймс Д. Вотсон. Кожен, хто стежив за останніми досягненнями світової біології, напевно чув його ім'я поряд з іменами англійців Френсіса Крика та Моріса Уїлкінса. Ці троє вчених, які отримали Нобелівську премію в 1962 році, зробили одне з найзначніших відкриттів у біології XX століття: встановили структуру молекули ДНК — генетичного матеріалу клітини, що зберігає інформацію про спадкові ознаки організму.

«Подвійна спіраль» — автобіографічна повість, у якій Уотсон докладно розповідає про те, як він та його співавтори дійшли цього відкриття, — знайомить читача з «кухнею» великої науки. Невимушена манера викладу, яскраві характеристики дійових осіб — відомих американських та європейських учених, образна літературна мова привернуть до книги увагу не лише вчених, а й аматорів науково-популярної літератури.