Francis Creek | |||
---|---|---|---|
Angličtina Francis Crick | |||
| |||
Datum narození | 8. června 1916 | ||
Místo narození | Northampton , Anglie , Velká Británie | ||
Datum úmrtí | 28. července 2004 (ve věku 88 let) | ||
Místo smrti | San Diego , Kalifornie , USA | ||
Země |
Spojené království , USA |
||
Vědecká sféra | molekulární biologie , neurovědy | ||
Místo výkonu práce |
University of Cambridge University College London Cavendish Laboratory Medical Research Council Laboratoř molekulární biologie Salk Institute |
||
Alma mater |
Northampton High School Mill Hill School University College London Gonville a Keyes College Churchill College |
||
vědecký poradce | Max F. Perutz | ||
Známý jako |
který objevil molekulární strukturu nukleových kyselin, zavedl termín „molekuly adaptéru“ |
||
Ocenění a ceny |
Nobelova cena za fyziologii a medicínu ( 1962 ) |
||
Autogram | |||
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
Francis Harry Compton Crick ( angl. Francis Harry Compton Crick ; 8. června 1916 , Northampton , Anglie , Velká Británie – 28. července 2004 , San Diego , Kalifornie , USA ) je britský molekulární biolog , biofyzik a neurovědec . 1962 Nobelova cena za fyziologii a medicínu – společně s Jamesem D. Watsonem a Maurice H. F. Wilkinsem „za objevy týkající se molekulární struktury nukleových kyselin a jejich významu pro přenos informací v živých systémech“ [1] [2] .
V článku publikovaném v časopise Nature v roce 1961 Crick et al navrhli čtyři vlastnosti genetického kódu [3] :
Crick je také známý pro formulaci centrálního dogmatu molekulární biologie : genetická informace se přenáší v buňce jedním směrem, z DNA do RNA a poté do proteinu.
Po zbytek své kariéry Crick sloužil jako J. W. Kiechefer, významný profesor a výzkumný pracovník v Salk Institute for Biological Research v La Jolla v Kalifornii. Jeho další výzkum směřoval k teoretické neurovědě. „Na smrtelné posteli upravoval rukopis, zůstal vědcem až do konce,“ napsal Christoph Koch .
Otec Francise Crick byl Harry Crick ( Harry Crick , 1887-1948), matka - Annie Elizabeth Crick ( Annie Elizabeth Crick , dívčí jméno Wilkins; 1879-1955). Francis Crick se narodil a vyrůstal ve Weston Favell , tehdy v malé vesnici poblíž anglického města Northampton , kde jeho otec a strýc měli továrnu na boty. Jeho dědeček, Walter Drobridge Creek ( Walter Drawbridge Crick ; 1857-1903), byl biolog, geolog a paleontolog. Napsal recenze o jednobuněčných organismech ve schránkách - foraminiferech a dvou typech plžů . Měl také několik společných publikací s Charlesem Darwinem [4] .
Již v raném věku se Francis začal zajímat o přírodní vědy, rád četl literaturu faktu. Jako dítě jeho rodiče často chodili s Františkem do kostela. Ve dvanácti letech odmítl chodit do kostela a modlit se. Svůj čin vysvětlil tím, že pouze rozvoj vědy pomůže najít odpovědi na všechny otázky, ale náboženská víra nikoli [5] .
Jeho strýc, Walter Crick , žil v malém domě na jižní straně Abington Avenue . Nedaleko domu byla malá kůlna, kde Walter učil Cricka, jak foukat sklo, jak dělat chemické pokusy a jak fotografovat. V osmi nebo devíti letech začal Francis studovat na Northampton Boys' High School na Billing Road . Škola byla asi 1,25 mil od domova. Cesta vedla přes South Park Avenue a přes Abington Park, ale Creek se do školy nejčastěji dostal autobusem nebo na kole. Jeho učitelka, paní Holdingová, byla velmi nadšená učitelka a učila velmi zajímavé hodiny. Vzdělání na střední škole bohužel nepodporovalo zájem o vědu. Po 14 letech pokračoval ve studiu na Mill Hill School v Londýně (se stipendiem), kde studoval matematiku, fyziku a chemii se svým nejlepším přítelem Johnem Shilstonem . 7. června 1933 obdržel cenu Waltera Knoxe za chemii. Poznamenal, že ho inspirovala kvalita vzdělávání na Mill Hill.
Ve 21 letech Crick získal bakalářský titul ve fyzice na University College London [6] . Crick však nezískal místo na Cambridge College, možná kvůli špatné znalosti latiny. Crick se později stal postgraduálním studentem a čestným členem Gonville and Caius College a pracoval v Cavendish Laboratory a Medical Research Council v Cambridge. Byl také čestným členem Churchill College a University College London.
Pro svůj doktorát začal Crick výzkumné práce o viskozitě vody při vysokých teplotách (jak později napsal „nejzajímavější vědecký problém“ [7] ) v laboratoři fyzika Edwarda Nevilla da Costa Andrade ( Edward Neville da Costa Andrade ) v hod. University College v Londýně, ale kvůli vypuknutí druhé světové války (zejména během bitvy o Británii bomba zasáhla střechu laboratoře a zničila jeho experimentální zařízení) [2] Crick musel dočasně zapomenout na možné kariéru fyzika. Ve druhém ročníku postgraduálního studia však získal cenu Carey Foster Research Prize . [osm]
Během druhé světové války pracoval v Naval Research Laboratory (která zaměstnávala také další známé vědce, včetně Davida Batese, Roberta Boyda, George Deacona, Johna Gunna (John Gunn), Harryho Masseyho a Neville Motta .. Crick byl zapojen při vývoji magnetických a akustických min a podílel se na konstrukci nových typů min, které zůstaly pro německé minolovky neviditelné (lodě speciálního určení pro odhalování a odstraňování překážek v podobě min) .
V roce 1947 začal Crick studovat biologii. Musel přejít od „elegance a hlubokého porozumění“ fyziky ke „složitým chemickým mechanismům, které přírodní výběr vyvíjel v průběhu miliard let“. Crick napsal, že aby člověk mohl přejít od fyziky k biologii, musí se „téměř znovu narodit“. Crick svůj přechod vysvětlil tím, že fyzika již dosáhla velkých výšin, bylo nutné rozvíjet biologické disciplíny. Crick byl tímto nápadem velmi povzbuzen.
V poválečném období Crick pracoval na studiu fyzikálních vlastností cytoplazmy v Cambridge Strangeways Laboratory ( Cambridge's Strangeways Laboratory ), vedené Honor Bridget Fell . Crick byl členem lékařské výzkumné rady. Poté byl přijat do Cavendish Laboratory Maxem Perutzem a Johnem Kendrewem . Vedoucím laboratoře byl Sir Lawrence Bragg , který obdržel Nobelovu cenu v roce 1915 ve věku 25 let. Bragg se snažil dostat před předního amerického chemika Linuse Paulinga ve stanovení struktury DNA (dříve se Paulingovi podařilo stanovit alfa-helikální strukturu proteinu). Také Cavendish Laboratory pod vedením Bragga aktivně soutěžila s King's College London , kde sir John Randall vedl oddělení biofyziky ( John Randall ; Randall nedovolil Francisi Crickovi pracovat na King's College ). Přátelství Francise Cricka s Mauricem Wilkinsem na King's College jistě ovlivnilo jejich následnou akademickou práci.
Bratr Francise Anthonyho (narozen 1918) před Crickem zemřel v roce 1966. [10] Crick byl dvakrát ženatý a byl otcem tří dětí. Poprvé se oženil v roce 1940 s Ruth Doreen Dodd. Měli syna Michaela Francise Comptona ( Michael Francis Compton ). Rozvedli se v roce 1947. Později v roce 1949 se oženil s Odile Speed , umělkyní, která malovala šroubovicovou strukturu DNA. Měli dvě dcery, Gabrielle Anne ( Gabrielle Anne ) a Jacqueline Marie-Therese ( Jacqueline Marie-Therese , později Nichols). Žili spolu až do Crickovy smrti v roce 2004 [11] .
Francis Crick zemřel 28. července 2004 na rakovinu tlustého střeva ve věku 88 let v nemocnici UC San Diego v Thornton Hospital v oblasti La Jolla . Byl zpopelněn a jeho popel rozptýlen po Tichém oceánu . Pohřební obřad se konal 27. září 2004 v Salkově institutu . Dirigovali 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 ), jeho syn Michael Creek a jeho nejmladší dcera Jacqueline Nichols [12] .
Crick se zajímal o dva hlavní nevyřešené problémy v biologii: jak molekuly umožňují přechod z neživého do živého a jak mozek provádí myšlení [13] . Uvědomil si, že jeho postavení ve vědecké komunitě nestačí na seriózní výzkum v druhé oblasti, a tak se pustil do řešení prvního problému. Crick byl také inspirován objevy Linuse Paulinga a Erwina Schrödingera [14] . Z učebnic biologie se Crick dozvěděl, že kovalentní vazby v biologických molekulách musí zajistit strukturální stabilitu potřebnou k udržení genetické informace v buňkách. Zbývalo obrátit se na experimentální biologii, abychom pochopili, ve kterých molekulách je genetická informace obsažena. [15] [16] Podle Cricka vyřešila záhadu života teorie evoluce přirozeným výběrem Charlese Darwina a objev základů dědičnosti Gregora Mendela . [17] Crick věřil, že brzy bude možné syntetizovat život ve zkumavce. Někteří jeho kolegové (například výzkumnice Esther Lederberg ) však Crickovy názory považovali za utopické [18] .
Vědci také navrhli, že některé makromolekuly , jako je protein, by mohly být genetické molekuly. [19] Bylo také dobře známo, že proteiny jsou strukturní a funkční makromolekuly, z nichž některé provádějí enzymatické reakce v buňkách [19] . Ve 40. letech 20. století se ukázalo, že další molekula, DNA , se nachází v chromozomech a může být zodpovědná za přenos dědičné informace. V roce 1944 v experimentu Avery-McLeod-McCarthy Oswald Avery a kolegové ukázali, že dědičné fenotypové rozdíly v bakteriích mohou být způsobeny odlišnými molekulami DNA [16] .
Jiní vědci se však domnívali, že DNA není nic jiného než lešení pro ukotvení zajímavějších proteinových molekul [20] . Crick byl na správném místě, ve správné náladě, ve správný čas (1949) a připojil se k projektu Maxe Perutze na University of Cambridge , kde se zabýval rentgenovou difrakční analýzou proteinů [21] . Rentgenová difrakční analýza teoreticky poskytla schopnost odhalit molekulární strukturu velkých molekul, jako jsou proteiny a DNA, ale vyskytly se také vážné technické problémy, které zabránily použití metody ke studiu komplexních molekul [21] .
Crick studoval matematické základy rentgenové difrakční analýzy [22] . Během jeho studia rentgenové difrakce se výzkumníci z Cambridge University Laboratory pokoušeli určit nejstabilnější šroubovicovou konformaci aminokyselinových řetězců v proteinech ( alfa šroubovici ). Linus Pauling byl první, kdo zjistil, že [23] existuje 3,6 aminokyselin na otáčku alfa šroubovice v proteinu. Crick viděl chyby, kterých se zaměstnanci Cambridgeské univerzity při neúspěšných pokusech o určení správné molekulární struktury alfa šroubovice dopustili. Tyto lekce mu pomohly v budoucnu správně stanovit strukturu DNA . Naučil se například roli strukturální rigidity, uvědomil si, že díky dvojným vazbám je struktura tužší a dvojné vazby se nacházejí nejen v proteinech, ale také v DNA [24] .
V roce 1951 se Crick spolu s Williamem Cochranem a Vladimirem Vandem podílel na vývoji matematické teorie difrakce rentgenového záření spirálovou molekulou [25] . Tento teoretický výsledek byl v dobré shodě s rentgenovými daty pro proteiny v konformaci alfa-helix [26] . Teorie rentgenové difrakce později pomohla lépe porozumět struktuře DNA.
Na konci roku 1951 začal Crick spolupracovat s D. Watsonem v Cavendish Laboratory na University of Cambridge. Fotografie 51 , rentgenový snímek DNA pořízený Rosalind Franklinovou a jejím postgraduálním studentem Raymondem Goslingem , přinesl úspěch . Fotografie byla předána zaměstnanci laboratoře Maurice Wilkinsovi , Watson a Crick společně vyvinuli model spirálové struktury DNA. V roce 1953 publikovali své výsledky [27] . Za toto a následující dílo obdrželi James Watson, Francis Crick a Maurice Wilkins v roce 1962 Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu . [28] [29] .
V roce 1951, kdy James Watson a Francis Crick začali svou společnou práci, Watson dokončil svou disertační práci již ve věku 23 let, zatímco Crick byl 35letý postgraduální student. Spojoval je ale zájem o uchovávání genetické informace v molekulární formě [30] [31] . Watson a Crick hodně přemýšleli o DNA, o možném vhodném modelu struktury [15] . Klíčovou roli při rozkrývání struktury sehrála fotografie Maurice Wilkinse, Rosalind Franklinové a postgraduálního studenta Raymonda Goslinga. V listopadu 1951 Wilkins sdílel svá data s Watsonem a Crickem. Alexander Stokes , další specialista na teorii difrakce, a Wilkins (oba z King's College London ) dospěli k závěru, že data rentgenové difrakce DNA naznačují, že molekula má spirálovitou strukturu, ale Franklin s tímto závěrem nesouhlasil (její špatný vztah s Wilkinsem přispěl k často se s nimi hádala). Na základě těchto výsledků v roce 1951 J. Watson a F. Crick navrhli a publikovali model struktury DNA, který se ukázal jako chybný. Vědci si byli dobře vědomi toho, že jejich hlavní konkurent, Linus Pauling , může jejich objev kdykoli předběhnout. Byli znepokojeni Paulingovým úspěchem při objevování alfa helixu proteinu a obávali se, že Pauling by mohl být také prvním, kdo určí správnou strukturu DNA [32] .
Paulingovo selhání jako první určit strukturu DNA od té doby připisovalo mnoho vědců skutečnosti, že v květnu 1952 neodjel do Spojeného království, jak plánoval. [33] Kvůli jeho politickým aktivitám ho vláda USA zakázala . z cest do zahraničí, proto nenavštívil Spojené království a nesetkal se s výzkumníky DNA v Anglii. Pauling proto pokračoval ve studiu proteinů [33] [34] . Oficiálně se Watson a Crick také nezabývali výzkumem DNA. Crick psal svou disertační práci; Watson dělal další vědeckou práci, například se snažil získat krystaly myoglobinu pro experimenty s rentgenovou difrakcí . V roce 1952 Watson získal rentgenový snímek viru tabákové mozaiky : výsledky ukázaly, že virus měl spirálovitou strukturu. Poté, co selhal v roce 1951, Watson a Crick neochotně pokračovali v hledání nového modelu struktury DNA, i když jim bylo na nějakou dobu odepřeno povolení.
Pochopení základních chemických zákonů Rosalind Franklinové sehrálo nespornou roli při budování modelu DNA : hydrofilní fosfátové skupiny nukleotidového řetězce DNA musí být umístěny tak, aby interagovaly s molekulami vody (to znamená, aby byly na vnější straně molekula), zatímco hydrofobní dusíkaté báze musí být obráceny dovnitř. Franklin sdílela své myšlenky s Watsonem a Crickem, čímž poukázala na hlavní chybu v jejich modelu v roce 1951.
Špatný vztah zabránil Wilkinsovi a Franklinovi spolupracovat na nalezení molekulárního modelu DNA. Crick a Watson pochopili tuto okolnost a učinili druhý pokus o vytvoření struktury. Potřebovali povolení od Williama Lawrence Bragga a Wilkinse, aby mohli pokračovat v práci. K sestavení nového modelu DNA Watson a Crick použili informace z Franklinových nepublikovaných rentgenových snímků (Wilkins ukázal tento rentgen Watsonovi, aniž by si Franklina vyžádal svolení) az jejích předběžných výpočtů z rentgenu. Všechny tyto údaje byly zahrnuty v písemné zprávě o práci vykonané v laboratoři sira Johna Randalla na King's College na konci roku 1952.
Proč Watson a Crick získali přístup k výsledkům Rosalind Franklinové a nepožádali ji o svolení, je věc, která je stále předmětem debaty. Franklin nestihl oficiálně zveřejnit výsledky a výpočty z rentgenu. Watson a Crick však našli chyby v jejím tvrzení, že podle jejích údajů není spirálovitá struktura jedinou možnou formou DNA. Max Perutz navíc ukázal Watsonovi a Crickovi výroční zprávu Medical Research Council s přehledem práce všech zaměstnanců, včetně R. Franklina [35] . Perutz zároveň tvrdil, že ve zprávě není nic, co by sama Franklinová neřekla ve svém projevu (jehož byl Watson přítomen) na konci roku 1951. Perutz dále vysvětlil, že zpráva byla na zasedání Rady pro lékařský výzkum. Setkání bylo organizováno za účelem „navázání kontaktu mezi různými skupinami lidí pracujících v Radě“. Laboratoře Perutz a Randall byly financovány Radou pro lékařský výzkum.
Stále také není jasné, do jaké míry ovlivnily Franklinovy nepublikované výsledky konstrukci modelu Watsona a Cricka. První rentgenové paprsky DNA shromáždil v roce 1930 William Astbury . Z nich Astbury usoudil, že DNA se skládá ze stohů nukleotidů vzdálených od sebe 3,4 Á (0,34 nanometrů). Franklin citovala tyto výsledky ve své první práci o struktuře DNA [36] . Analýza Astburyho publikovaných výsledků a rentgenových difrakčních obrazců shromážděných Wilkinsem a Franklinem potvrdila helikální povahu DNA. Z těchto dat bylo možné předpovědět počet dusíkatých bází složených v jednom otočení šroubovice DNA (10 bazí na otáčku; úplný závit šroubovice je 27 Å (2,7 nm) v kompaktní A-formě, 34 Á (3,4 nm) ve více volné B-formě). Wilkins sdílel tuto informaci o B formě DNA s Crickem a Watsonem. Crick neviděl rentgen Franklinova B-tvaru ("fotka 51") až do zveřejnění modelu dvojité šroubovice DNA (Wilkins ukázal fotografii pouze Watsonovi) [37] .
Watson a Crick ve svém článku citovali jeden z mála dalších modelů, Sven Furberg , který také uvedl, že dusíkaté báze musí být uvnitř šroubovice. Ferbergovy výsledky také ukázaly správnou orientaci cukru vzhledem k bázím. Při sestavování modelu Crick a Watson ukázali, že antiparalelní orientace dvou nukleotidových řetězců umožňuje lepší orientaci párů bází ve středu dvojité šroubovice. Crickův přístup k Franklinově práci na konci roku 1952 mohl dále potvrdit, že DNA je dvojitá šroubovice s antiparalelními vlákny, ale existovaly i jiné směry uvažování, které také vedly ke stejným závěrům. [38]
Na začátku roku 1953 Franklin oznámila svůj přesun z King's College do Berkbecku . Zároveň vyšlo najevo, že Linus Pauling se aktivně zabýval hledáním modelu DNA (v lednu Watson přinesl na King's College předtisk Paulingovy práce obsahující nesprávný předpoklad o struktuře DNA). Wilkins a vedoucí laboratoře pochopili všechny okolnosti a poskytli Watsonovi a Crickovi rentgenové snímky Franklinovy DNA a výsledky jejích výpočtů. Tato experimentální data byla velmi důležitá pro určení struktury DNA. Klíčovým problémem, který museli Watson a Crick vyřešit, bylo pochopit, jak nukleotidové báze tvoří jádro dvojité šroubovice.
Dalšími vodítky k objevu správné struktury DNA byly tzv. Chargaffovy poměry - experimentálně stanovené poměry nukleotidových podjednotek DNA: množství guaninu se rovná množství cytosinu a množství adeninu se rovná množství z tyminu . Příjezd Erwina Chargaffa do Anglie v roce 1952 dále zdůraznil tento důležitý fakt pro Watsona a Cricka [39] . Pro určení struktury DNA tyto poměry nenašly žádné využití, dokud si Watson při sestavování strukturálních modelů neuvědomil, že páry AT a C-G jsou strukturálně podobné. Zejména délky těchto párů bází jsou stejné. Chargaff také Watsonovi poznamenal, že ve vodném prostředí buňky by převládajícími tautomery pyrimidinových bází (C a T) byly amino a keto tautomery cytosinu a thyminu, a nikoli iminové a enolové formy, jako Crick a Watson. původně myslel. Konzultovali to i s Jerrym Donoghuem, který potvrdil nejpravděpodobnější struktury nukleotidových bází. [40] Dusíkaté báze byly drženy pohromadě vodíkovými vazbami, stejnými nekovalentními interakcemi, které stabilizovaly protein α-helix. Správné struktury byly důležité pro určení správného uspořádání vodíkových vazeb. Po objevu vodíkové vazby mezi páry A:T a C:G Watson a Crick brzy uspořádali řetězce nukleotidů antiparalelně do podoby dvojité šroubovice, dusíkaté báze byly otočeny uvnitř šroubovice a vzájemně spojeny vodíkem. vazby. Jasně tak byla prezentována metoda rozbalení dvou komplementárních řetězců (přerušení vodíkových vazeb) při replikaci. Možnost replikace byla posledním požadavkem na model genetické molekuly. Následně Crick poznamenal, že bez spolupráce Watsona by nebyl schopen sám najít správnou strukturu molekuly DNA [41] .
Crick se dříve pokusil připravit několik experimentů, aby vytvořil vzorce vzájemné vazby nukleotidů, ale byl spíše teoretickým biologem než experimentátorem. Crick začal přemýšlet o interakcích mezi základnami. Na začátku roku 1952 požádal Johna Griffitha, aby vypočítal síly přitažlivosti mezi bázemi DNA z chemických principů a zákonů kvantové mechaniky . Griffith dosáhl nejlepších výsledků při zvažování interakcí párů A-T a G-C. V té době Crick nevěděl o Chargaffových pravidlech, ale těchto několik výpočtů vedlo vědce k myšlence možné komplementarity dusíkatých bází. Konečné správné poměry (AT, GC) byly získány Watsonem. Vystřihl kousky lepenky, aby modeloval molekuly purinů a pyrimidinů, a rozložil je na stůl stejným způsobem, jakým Linus Pauling objevil alfa šroubovici před několika lety. Watson a Crick byli schopni objevit dvojitou šroubovici DNA díky jejich ochotě kombinovat teorii, modelování a experimentální výsledky (ačkoli tyto výsledky získali jiní vědci).
Struktura dvojité šroubovice DNA navržená Watsonem a Crickem byla založena na Watson-Crickových vazbách mezi čtyřmi bázemi, které se nejčastěji vyskytují v DNA (A, C, T, G) a RNA (A, C, U, G). Pozdější studie však ukázaly, že pro třířetězcové a čtyřřetězcové a další složitější molekulární struktury DNA je zapotřebí alternativní možnost vazby - Hoogsteenovy páry . Kromě toho začali syntetickí biochemici hledat alternativní syntetické DNA vytvořené z dusíkatých bází jiných než adenin, thymin, cytosin a guanin. Byly také učiněny pokusy vytvořit syntetický kodon (sekvence tří nukleotidů , která přesně specifikuje jednu aminokyselinu), syntetické endonukleázy , syntetické proteiny a syntetické zinkové prsty . V syntetické DNA lze místo 4 3 kodonů (ze 4 dusíkatých bází v přirozené DNA) získat již n 3 kodonů (z n-jaderných bází v syntetické DNA). Nové kodony se mohou podílet na tvorbě nových aminokyselin, které zase vytvoří nové proteiny [42] .
Datum objevení dvojité šroubovice DNA je 28. února 1953. Práce Watsona a Cricka byla publikována v časopise Nature 25. dubna. Jeho obsah byl duplikován veřejnou zprávou vedoucího laboratoře, kde Watson a Crick pracovali, Williama Bragga ze 14. května. Již 15. května o něm byla vyvěšena poznámka „Proč jsi. Nearer Secret of Life“ v London News Chronicle. Victor K. McElheny ve Watson and DNA: Making a Scientific Revolution poukazuje na krátký článek v The New York Times o pouhých 6 odstavcích nazvaný „Form of ‚Life Unit‘ in Cell Is Scanned“ z 16. května 1953. Článek se objevil pouze v prvních vydáních novin, pak byl nahrazen jinými zprávami (tehdy, 12. června 1953, The New York Times publikoval dlouhý článek o objevu struktury DNA).
19. března 1953 napsal Crick svému synovi, který studoval na britské internátní škole, dopis [43] oznamující svůj objev. Dopis začal slovy: „Milý Michaele, Jim Watson a já jsme pravděpodobně učinili nejdůležitější objev...“ [44] . 10. dubna 2013 byl tento dopis prodán v Christie's v New Yorku za 6 059 750 $ [45] .
Sidney Brenner , Jack Dunitz , Dorothy Hodgkin , Leslie Orgel a Beryl M. Oughton byli mezi prvními, kteří viděli Crickův a Watsonův model struktury DNA v dubnu 1953; v té době pracovali na katedře chemie na univerzitě v Oxfordu . Všichni byli ohromeni novým modelem DNA, zejména Brenner, který později pracoval s Crickem v Cavendish Laboratory v Cambridge a v nové laboratoři molekulární biologie [46] . Orgel také později spolupracoval s Crickem v Salk Institute for Biological Research.
V roce 1954, ve věku 37 let, Crick dokončil svou Ph.D. práci, Rentgenová difrakce : Polypeptidy a proteiny, a získal titul Ph.D. Crick poté pracoval v laboratoři Davida Harkera na Brooklynském polytechnickém institutu, kde pokračoval v rozvíjení svých dovedností v analýze dat difrakce proteinů , pracoval především na ribonukleázách a mechanismech syntézy proteinů.
Po objevu modelu dvoušroubovice DNA začal Crick zkoumat možný biologický význam této struktury. V roce 1953 publikovali Watson a Crick v časopise Nature další práci, která uvedla: „Proto je pravděpodobné, že přesná sekvence bází tvoří kód, který nese genetickou informaci“ [47] .
V roce 1956 navrhli Crick a Watson strukturu malých virů . Navrhli, že sférické viry, jako je například rajče huňatý stunt virus, mají ikosaedrickou symetrii a skládají se z 60 identických podjednotek [48] .
Crick krátce pracoval v New Yorku. Brzy se vrátil do Cambridge , kde pracoval až do roku 1976, kdy se přestěhoval do Kalifornie. Crick se podílel na několika spolupracích v oblasti rentgenové difrakce, mezi nimi i na práci s Alexandrem Richem na struktuře kolagenu [49] . Crick však práci brzy opustil.
V roce 1954 Georgy Gamov založil skupinu vědců, kteří se zabývali studiem role RNA jako prostředníka mezi DNA (ukládání genetického materiálu v buněčném jádru) a syntézou proteinů v cytoplazmě ("RNA Tie Club"). Crick pochopil, že RNA musí mít kód, který obsahuje krátké sekvence nukleotidů, které definují konkrétní aminokyselinu v syntetizovaném proteinu. V roce 1956 Crick napsal neformální článek o problému genetického kódování pro Gamowovu vědeckou skupinu [50] . V tomto článku Crick zhodnotil důkazy podporující myšlenku, že pro syntézu proteinů je zapotřebí sada dvaceti aminokyselin. Crick navrhl, že za účelem kódování aminokyselin by měla existovat sada malých „adaptérových molekul“ ( adaptérových molekul ), které by byly vodíkově vázány na krátké fragmenty nukleové kyseliny a aminokyseliny, které tyto fragmenty definují. Zkoumal také mnoho dalších způsobů, jak by krátké sekvence nukleové kyseliny mohly kódovat 20 aminokyselin.
V druhé polovině 50. let se Crick pokusil teoreticky určit mechanismus syntézy bílkovin. V roce 1958 uvedl klíčové rysy procesu syntézy proteinů: [51]
Adaptérové molekuly ( adaptérové molekuly ), jak je nyní známo, jsou transportní RNA (tRNA) a katalytické komplexy ribonukleových bílkovin (komplexy ribonukleových bílkovin ) se nyní jednoduše nazývají ribozomy . Později (v roce 1960) bylo důležitým krokem zjištění, že messenger RNA není stejná jako ribozomální RNA . Ve svém článku z roku 1958 Crick navrhl, stejně jako jiní, že nukleotidové triplety mohou kódovat aminokyseliny. Takový kód je „degenerovaný“, s 4 × 4 × 4 = 64 triplety čtyř nukleotidových podjednotek pro 20 aminokyselin. Některé aminokyseliny mohou být kódovány více triplety. Crick také studoval další kódy, ve kterých z různých důvodů nebyly použity všechny z 64 trojic. Pro další práci Crick potřeboval experimentální výsledky: samotná teorie nedokázala rozluštit povahu kódu.
Crick poprvé zavedl termín „centrální dogma“ molekulární biologie (který se používá dodnes), aby představoval jednosměrný přenos genetické informace podle mechanismu:
DNA -\u003e RNA -\u003e protein
„Informace se přenáší z nukleových kyselin na bílkoviny, ale ne v opačném směru."
Někteří kritici věřili, že použitím slova „dogma“ Crick znamenal, že toto pravidlo nemůže být zpochybňováno (ačkoli neposkytl přesvědčivý důkaz). Crick identifikoval tři složky jakéhokoli biologického procesu: materiál, energii a informace. Crick se ve svých dílech zaměřil na druhou zmíněnou složku. Důkaz, že genetický kód je degenerovaný kód pro triplety nukleotidů, pocházel z experimentů v genetice, z nichž některé provedl Crick [52] . Rysy genetického průběhu se staly jasnými díky práci Marshalla Nirenberga (eng. Marshall Nirenberg) a dalších vědců, kteří syntetizovali molekuly RNA a použili je jako šablony pro syntézu proteinů in vitro . [53]
Stále není jasné, jak Watson a Crick využili data rentgenové difrakce DNA shromážděná Rosalind Franklinovou a jejím studentem Raymondem Goslingem ovlivnilo objev struktury. Diskuse vznikla proto, že některá nepublikovaná data Franklinové byla použita bez jejího vědomí nebo souhlasu Watsonem a Crickem v modelu dvojité šroubovice DNA [29] [54] . Ze čtyř výzkumníků DNA měla pouze Rosalind Franklinová vystudovanou chemii: [29] Wilkins a Crick byli fyzici a Watson byl molekulární biolog. .
Před zveřejněním struktury dvojité šroubovice sdíleli Watson a Crick s Franklinem jen málo ze svých výsledků. O její práci však věděli. Watson se zúčastnil její přednášky v listopadu 1951, kde Franklin představil dvě formy molekuly DNA (typ A a typ B). Byla tam diskutována i pozice fosfátových skupin na vnější části molekuly. Franklin také upozornil na množství vody, které lze v molekule nalézt – tyto údaje mají velký význam z hlediska stability molekuly. Franklin jako první objevil a formuloval tato fakta, která tvořila základ pro všechny následující pokusy o sestavení modelu molekuly. Předtím jak Linus Pauling , tak Watson a Crick navrhovali chybné modely [55] . Její definice prostorové skupiny krystalů DNA pomohla Crickovi odhadnout, že dva řetězce DNA v molekule jsou antiparalelní.
V lednu 1953 ukázal Maurice Wilkins Jamesi Watsonovi rentgenový snímek B-formy DNA (foto 51) [56] [57] [58] . Wilkins zase obdržel tuto fotografii od postgraduálního studenta Rosalind Franklinové Raymonda Goslinga [57] [59] . Wilkins a Gosling spolupracovali v Radě pro lékařský výzkum pod vedením Johna Randalla. Je pravděpodobné, že Randall neinformoval radu o Franklinově jmenování vedoucím Goslingovy diplomové práce, čímž přispěl ke zmatku a třenicím mezi Wilkinsem a Franklinem .
V polovině února 1953 Crickův nadřízený Max Ferdinand Perutz ukázal Watsonovi a Crickovi výroční zprávu Rady pro lékařský výzkum s přehledem práce všech zaměstnanců, včetně R. Franklina [61] [62] [63] [64 ] .
Franklin nevěděl, že Crick a Watson znají „foto 51“ a jeho další vědecké výsledky. Vytvořila tři návrhy dokumentů, z nichž dva obsahovaly dvoušroubovicovou strukturu DNA. Její A-formy DNA rukopisy se dostaly do Acta Crystallographica v Kodani 6. března 1953, [65] jeden den předtím, než Crick a Watson dokončili svůj model. [66]
Rentgenové snímky shromážděné Goslingem a Franklinem jsou nejlepším důkazem šroubovicové struktury DNA. Franklinova experimentální práce se tak ukázala být rozhodujícím výsledkem Watsona a Crickova objevu. Změřila také obsah vody v krystalech DNA a tyto výsledky vysvětlily, že cukr-fosfátová kostra byla na vnější straně šroubovice. [67] Ačkoli Franklinová v rozhovorech se svými kolegy vehementně odmítala šroubovicovou strukturu DNA, ve svých návrzích předložených v roce 1953 argumentovala dvojitou šroubovicovou strukturou DNA.
Watson a Crick měli tedy tři zdroje Franklinových nepublikovaných dat: 1) její přednášku v roce 1951 s Watsonovou účastí [68] ; 2) Franklinova diskuse o jeho výsledcích s Wilkinsem [69] , který pracoval ve stejné laboratoři, 3) Franklinova zpráva o pokroku za rok 1952 [70] .
V konečné fázi vytváření modelu Francis Crick a James Watson pozvali Maurice Wilkinse , aby se stal spoluautorem práce popisující strukturu DNA. Wilkins tuto nabídku odmítl, jelikož se na stavbě modelu nepodílel. V důsledku dohody mezi vedoucími obou laboratoří byly práce Wilkinse a Franklina, které obsahovaly data o rentgenové difrakci, upraveny a poté publikovány jako druhé a třetí ve stejném čísle Nature [71] , zdánlivě až v roce podpora teoretické práce Cricka a Watsona, ve které byl navržen model tvaru "B" molekuly DNA.
Karikatura Franklina (nakreslená Watsonem) ve dvojité šroubovici (vyrobená po Franklinově smrti, kdy nebyly aplikovány zákony o pomluvě) Franklinovou negativně charakterizovala jako Wilkinsovu asistentku a ukazovala na její neschopnost interpretovat vlastní výsledky [72] .
Když Rosalind Franklin odešla z King's College , sir John Randall trval na tom, že veškerá práce na DNA patřila výhradně Radě pro lékařský výzkum [73] . Franklin následně odvedl vynikající práci na Berkbeck College na výzkumu viru tabákové mozaiky.
Crick se popsal jako humanista, který věří, „že na lidské problémy by se mělo a bude pohlížet z hlediska lidských morálních a intelektuálních zdrojů, bez účasti nadpřirozených sil“. Veřejně vyzval, aby humanismus nahradil náboženství jako vůdčí sílu lidstva, napsal:
„Problém lidstva není nový. Nevědomky jsme na této pomalu rotující planetě v temném koutě obrovského vesmíru. Naše otázka na mysl nám nedovolí žít jako krávy. Máme hlubokou potřebu vědět, proč jsme tady. Jak tento svět funguje? A co je důležitější, jak se tvoří lidé? Náboženství odpovědělo na tyto otázky v minulosti, často dostatečně podrobně. Nyní víme, že téměř všechny tyto odpovědi jsou velmi pravděpodobně nesmysly, vyplývající z nevědomosti člověka a jeho velkého potenciálu sebeklamu... To jsou jednoduché bajky světových náboženství, které se staly pohádkami pro děti. Přes svou symbolickou srozumitelnost se často mýlí, ne-li dost nepříjemně... Humanisté tehdy žili v tajemném, zajímavém a intelektuálně se rozšiřujícím světě, jehož prchavý dojem dělá ze starých světů náboženství příjemné a bezcitné padělky...“ : [74]
Crick byl kritik křesťanství :
„Nerespektuji křesťanskou víru. Myslím, že jsou vtipní. Kdybychom se jich dokázali zbavit, dostali bychom se k vážnému problému mnohem rychleji a snažili bychom se přijít na to, jak svět funguje...“: [75]
Crick jednou zavtipkoval: „Můžete mluvit o křesťanství s dospělými v soukromém rozhovoru, ale nemusíte to učit malé děti. [76]
Ve své knize Of Molecules and Men Crick nastínil své názory na vztah mezi vědou a náboženstvím [77] . Poté, co navrhl, že by jednoho dne mohl být počítač naprogramován tak, aby měl duši, uvažoval: v jakém bodě biologické evoluce člověk získá duši? V jakém okamžiku narození může dítě získat duši? Crick se domníval, že myšlenka nehmotné duše, která by mohla vstoupit do těla a přežít po smrti, je imaginární představa. Mysl pro Cricka je produktem fyzické aktivity mozku a mozek se přirozeně vyvíjel miliony let. Pochopil, že je velmi důležité, aby se na školách vyučovala teorie evoluce přírodním výběrem. Litoval také toho, že na anglických školách byla povinná náboženská výchova. Podle Cricka se rychle vytváří nový vědecký obraz světa. Předpověděl, že brzy vyjdou najevo mylné křesťanské představy o povaze člověka; tradiční představy o „duši“ budou nahrazeny novými představami o fyzickém základu mysli. Crick sám sebe označil za skeptika a agnostika se „silným sklonem k ateismu“ [78] .
V roce 1960 byl Crick pozván na stáž na Churchill College. Tato kolej neměla kapli. Po nějaké době bylo díky velkým darům rozhodnuto o jeho výstavbě. Crick na protest odstoupil [79] [80] .
V říjnu 1969 se Crick zúčastnil oslav 100. výročí Nature , ve kterých se pokusil učinit některé předpovědi o pokroku v molekulární biologii v příštích 30 letech. Jeho úvahy byly později publikovány v Nature [81] . Na konci článku se Crick krátce zmínil o hledání života na jiných planetách, doufal, že do roku 2000 bude mimozemský život nalezen. Navrhl také nový směr výzkumu, který nazval „biochemická teologie“. Crick napsal: „tolik lidí se uchyluje k modlitbě, že je těžké uvěřit, že jim to nepřináší uspokojení“ [81] .
Crick věřil, že bude možné najít chemické změny v mozku na úrovni určitých neurotransmiterů nebo neurohormonů, ke kterým dochází během aktu modlitby. Podle jeho názoru by mohlo jít o látky jako dopamin, které se za určitých podmínek uvolňují do mozku a vyvolávají příjemné pocity. Nová věda, „biochemická teologie“, navržená Crickem, se nyní objevila pod alternativním názvem – „neuroteologie“ [82] . Crickovy názory na vztah mezi vědou a náboženstvím nadále ovlivňovaly jeho práci: a tak učinil přechod od výzkumu na molekulární úrovni biologie k výzkumu v teoretické neurovědě.
V roce 1998 si Crick položil otázku: „...pokud je část Bible zjevně špatná, proč by měl být zbytek automaticky přijímán? … A co by bylo důležitější než najít své skutečné místo ve vesmíru a jeden po druhém odstranit tyto nešťastné zbytky dřívějších přesvědčení? [ 83]
V roce 2003 byl jedním z 22 nositelů Nobelovy ceny, kteří podepsali Humanistický manifest . [84]
V 60. letech 20. století začal Crick spekulovat o původu genetického kódu. V roce 1966 zastupoval Leslieho Orgela na schůzce, kde měl mluvit o původu života . Crick předpokládal možné kroky, kterými se původně jednoduchý kód s několika typy aminokyselin vyvinul ve složitější kód používaný existujícími organismy [85] . V té době byly z enzymů známy pouze proteiny, ribozymy ještě nebyly nalezeny. Mnoho molekulárních biologů bylo zmateno problémem původu systému replikace proteinů, který existuje v organismech, které v současnosti obývají Zemi. Na začátku 70. let Crick a Orgel zjistili, že výroba živých systémů z molekul je ve vesmíru velmi vzácná. Ale jedna taková událost pro celý Vesmír stačí k tomu, aby živé systémy dosáhly naší planety prostřednictvím replikace a vesmírného cestování. Tento proces přenosu živých systémů nazvali „řízená panspermie “ ( directed panspermia ) [86] . Crick a Orgel ve svém článku [87] vyjádřili názor, že šance na abiogenezi (přeměnu neživé přírody v živou přírodu) na Zemi jsou mizivé.
V roce 1976 je Crick spoluautorem spekulace o původu syntézy proteinů se Sydney Brennerem, Aaronem Klugem a Georgem Pixenickem. Článek uvažuje s předpokladem, že syntéza proteinů ve fázi vzniku života byla možná i bez ribozomů za následujících podmínek: tRNA musí mít dvě konfigurace a být vázána na mRNA pěti vodíkovými vazbami (nikoli třemi) [88] [89] .
Crickova práce na University of Cambridge znamenala vrchol jeho dlouhé vědecké kariéry, ale Cambridge opustil v roce 1977, po 30 letech služby mu bylo nabídnuto, aby se stal ředitelem (ale následně odmítl) Gonville and Keyes College. James Watson prohlásil na Cambridgeské konferenci u příležitosti 50. výročí objevu struktury DNA v roce 2003: „Nyní je možná dobře střeženým tajemstvím, že jedna z nejobskurnějších akcí University of Cambridge v poslední století bylo odmítnutí jmenovat Francise Cricka profesorem genetiky v roce 1958. Možná existovala řada argumentů, které je vedly k odmítnutí Františka.“ Jeho hlavní příspěvek k molekulární biologii v Cambridge je dobře zdokumentován v History of the University of Cambridge: Volume 4 (1870-1990), Cambridge University Press v roce 1992.
Podle oficiálních stránek katedry genetiky na univerzitě v Cambridge se profesoři nedokázali ve volbách dohodnout, což vedlo k zásahu univerzitního vicekancléře lorda Adriana . Lord Adrian nejprve nabídl místo profesora kompromisnímu kandidátovi Guidu Pontecorvovi. Ale brzy odmítl a poté Crick rezignoval na svou profesuru.
V roce 1976 si Crick vzal volno na Salk Institute for Biological Research v La Jolla v Kalifornii. Crick byl nerezidentním členem institutu od roku 1960. Crick napsal: "Cítil jsem se jako doma v jižní Kalifornii" [90] . Po volnu Crick opustil Cambridge , aby pokračoval v práci v Salk Institute. Byl také profesorem na Kalifornské univerzitě v San Diegu. Nezávisle studoval neuroanatomii a mnoho dalších oblastí neurověd. Trvalo mu několik let, než se vzdálil od molekulární biologie. Nebylo to snadné, protože se objevily vzrušující nové objevy, včetně objevu alternativního sestřihu a objevu restrikčních endonukleáz, které pomohly vytvořit genetické inženýrství. Nakonec v 80. letech 20. století mohl Crick plně věnovat svou pozornost jinému zájmu: vědomí. Jeho autobiografická kniha What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery obsahuje popis toho, proč opustil molekulární biologii a přešel na neurovědu.
Po zvládnutí teoretické neurovědy Cricka zasáhlo několik věcí:
Crick doufal, že by mohl pomoci pokročit v neurovědě podporou konstruktivní interakce mezi specialisty z různých podoborů. Dokonce spolupracoval s odborníky v oblasti neurofyziologie, jako je Patricia Churchland . V roce 1983 Crick a Mitchison pomocí počítačových modelů neuronových sítí ukázali, že REM spánek je nezbytný k odstranění určitých způsobů interakcí v sítích buněk v mozkové kůře savců; tento proces nazvali „obrácené učení“. V závěrečné fázi své kariéry publikoval Crick sérii článků o vědomí (1990-2005) s Christophem Kochem [91] . Crick se snažil pochopit, jak si to mysl pamatuje na několik set milisekund při sledování scény. Crick a Koch si uvědomili, že procesy krátkodobé paměti jsou stále špatně pochopeny, takže vědomí se zdá být velmi složité. Crick také vydal knihu popisující neurovědu jako zcela nezávislou vědu, vědomí jako předmět studia neurovědy na molekulární, buněčné a behaviorální úrovni. Crickova kniha Astonishing Hypotheses je kniha o nástrojích, které neurověda potřebuje k vysvětlení toho, jak mozek generuje vědomí. Crick byl skeptický ohledně hodnoty výpočtových modelů založených na mentálních funkcích, které nebyly založeny na podrobných informacích o struktuře mozku.
V souvislosti s objevem dvojité šroubovice vytvořené s Watsonem je Crick často popisován jako velmi upovídaný člověk, který se nebojí vyjádřit své myšlenky [92] . Díky své povaze a vědeckým úspěchům se Crickovi podařilo ovlivnit jak ty lidi, kteří se zabývali vědou, tak ty, kteří nebyli. Krik obvykle mluvil rychle a docela nahlas, měl hlasitý a nakažlivý smích a dobrý smysl pro humor. Jeden kolega z institutu Salk ho popsal jako „inteligentní elektrárnu s potutelným úsměvem při brainstormingu…. Francis nikdy nebyl zlý, uměl jen vtip. Našel mikroskopické chyby v logice. V místnosti plné vědců Francis neustále usiloval o titul šampiona.“ [ 93]
Crick občas vyjadřoval své názory na eugeniku, obvykle v osobních dopisech. Například obhajoval formu eugeniky, ve které by bylo pro bohaté rodiny vhodnější mít více dětí [94] . Jednou poznamenal: „Společnost se nakonec začne bát o další generace... v tuto chvíli to není téma, ze kterého by se dalo snadno dělat závěry, protože lidé mají příliš mnoho náboženských přesvědčení, a dokud nebudeme mít více i při pohledu na sebe si myslím, že by bylo riskantní pokoušet se dělat cokoli na cestě eugeniky... Překvapilo by mě, kdyby se za dalších 100 nebo 200 let společnost nesmířila s myšlenkou, že by měla pokusit se do určité míry nebo tak či onak pomoci dalším generacím.
Crick byl otevřený kritik kreacionismu. V roce 1987 Nejvyšší soud Spojených států v případu Edwards v. Aguillard ( případ Edwards v. Aguillard ) prohlásil povinnou výuku „vědeckého kreacionismu“ ve školách za neslučitelnou s ústavou země. Crick se připojil k dalším laureátům Nobelovy ceny a radil: "Vědecký kreacionismus nemá ve školách místo." [95] Crick také navrhl učinit z Darwinova dne britský národní svátek.
Přednášky na počest Francise Cricka byly pořádány od roku 2003 s dary Crickova kolegy Sidneyho Brennera, nositele Nobelovy ceny za fyziologii a medicínu v roce 2002 [98] . Přednost se dává přednáškám z oblastí znalostí, k nimž přispěl Francis Crick, i když jsou povoleny přednášky z jakéhokoli oboru biologických věd. Přednost mají i mladí lektoři (do 40 let).
Biologický výzkumný ústav je v současné době ve výstavbě a nachází se v Londýně ve Velké Británii [99] . Francis Crick Institute je budován sponzory: Cancer Research UK, Imperial College London, King's College London, Medical Research Council, University College London a Wellcome Trust [100] . Po dokončení v roce 2015 bude největším centrem pro výzkum biologických věd v Evropě [99] .
Tematické stránky | ||||
---|---|---|---|---|
Slovníky a encyklopedie | ||||
Genealogie a nekropole | ||||
|
Nositelé Nobelovy ceny za fyziologii a medicínu v letech 1951-1975 | |
---|---|
| |
|
Philadelphia Medal of Freedom | Držitelé|
---|---|
|