крик и ватсон что открыли
Открытие ДНК Уотсоном и Криком
Вклад в науку Фрэнсиса Крика и Джеймса Уотсона
Открыли ли Уотсон и Крик подлинную структуру ДНК?
28 февраля 1953 года, четверг. В заведении «Игл Паб» в Кембридже наплыв посетителей, туристов и местных — как раз обеденное время. Вдруг распахивается дверь, и внутрь вбегают два молодых человека. Они подходят к бару и громко заказывают напитки. «У нас праздник, — говорит тот, что повыше. — Мы открыли секрет жизни!»
Совершив невероятный научный подвиг, Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон разгадали структуру дезоксирибонуклеиновой кислоты, более известной по сокращению ДНК. В этом им помогали коллеги Розалинд Франклин и Морис Уилкинс. ДНК присутствует в миллиардах клеток, составляющих наше тело. Это химическое соединение, которое является носителем генетической информации и содержит «инструкции» по построению организма.
Молекула ДНК похожа на лестницу. В ступеньках лестницы, подобно буквам алфавита, закодирована информация. Эти длинные цепочки образуют инструкции, так же как из букв собираются слова. Каждая такая инструкция (участок спирали ДНК) называется геном. Один ген может означать «цвет глаз — синий», другой — «цвет волос — каштановый». Набор генов разный у всех людей, кроме близнецов.
Благодаря открытиям Крика, Уотсона и других ученых мы научились лечить многие болезни, вызванные ошибками в генах. Мы можем отыскать преступника по оставленным им следам ДНК. Открытие ДНК заложило основы проекта «Человеческий геном», который исследует генные наборы разных людей. Так мы узнаем, какие части молекулы ДНК отвечают за те или иные свойства организма.
Гонка за ДНК
Разгадав структуру молекулы ДНК, Крик и Уотсон обошли другого известного исследователя, Лайнуса Полинга. За несколько недель до их триумфа Полинг ошибочно объявил о своей победе.
Как была открыта структура ДНК
Описана история открытия структуры ДНК. За это открытие Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик и Морис Уилкинс в 1962 году были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Как была открыта структура ДНК
Над открытием структуры ДНК в середине ХХ века бились многие ученые. Но только трое из них: Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик и Морис Уилкинс в 1962 году были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Начало истории
Джеймс Уотсон родился в 1928 году. В момент открытия структуры ДНК ему было всего 25 лет. В 1947-1951 годах Джеймс Уотсон учился в магистратуре и аспирантуре Индианского университета. Под руководством итальянского ученого-рентгенолога Сальвадора Лурии он написал диссертацию о воздействии рентгеновских лучей на размножение бактериофагов. В 1950 году Джеймс Уотсон получил докторскую степень. Изучая строение бактериофагов, Джеймс Уотсон, используя генетические методы, пытался определить структуру ДНК. Однако после доклада физика из Лондонского королевского колледжа Мориса Уилкинса, он понял, что для открытия структуры ДНК нужно использовать метод рентгеноструктурного анализа.
С целью изучения этого метода Джеймс Уотсон в 1951 году поступил в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета, где начал изучать структуру белков. Там он познакомился с физиком Фрэнсисом Криком, который интересовался биологией и был силен в теории кристаллографии.
Основные события
Параллельно работам в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета над расшифровкой структуры ДНК работали сотрудники Лондонского королевского колледжа Морис Уилкинс и Розалинда Франклин. Розалинда Франклин ( рис.1) прекрасно владела методом рентгеноструктурного анализа и ее рентгенограммы ДНК отличались высоким качеством и четкостью.
Рис.1. Розалинда Франклин
Пытался разгадать структуру ДНК и нобелевский лауреат химик Лайнус Полинг. Однако его модели предполагали, что ДНК состоит из трех цепей.
В декабре 1952 года Морис Уилкинс без согласия Розалинды Франклин продемонстрировал Джеймсу Уотсону рентгенограмму №51, которая отличалась высокой четкостью. По одним данным ее выполнила Розалинда Франклин, по другим – Раймонд Гослинг. Эта рентгенограмма помогла Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику построить модель структуры ДНК (рис.2).
Рис.1. Фрэнсис Крик (слева) и Джеймс Уотсон возле модели ДНК
«Мой рот открылся, и мой пульс начал биться» – написал Уотсон в своей знаменитой книге «Двойная спираль». Это была единственная информация, которая была нужна ему и Френсису Крику, чтобы составить точную модель структуры ДНК. Рентгенограмма 51 была доказательством того, что спиральная структура ДНК имела две нити, прикрепленные в середине фосфатными основаниями. В апрельском номере журнала Nature за 1953 год они опубликовали краткую статью, в которой описывали структуру ДНК и даже поместили набросок ее структуры. В том же номере журнала также была опубликована статья Мориса Уилкинса и Розалинды Франклин. Но, как отмечают последующие исследователи этой почти детективной истории, статья Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика была краткой и четкой. Статья Розалинды Франклин и Мориса Уилкинса была менее строгой и понятной.
Конец истории
В 1958 году Розалинда Франклин умерла. У нее был диагносцирован рак. Возможно, сказалось длительное рентгеновское облучение при работе над рентгенограммами ДНК, возможно – огорчение, что другие воспользовались ее трудами без ее ведома.
В 1962 году за открытие структуры ДНК Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик и Морис Уилкинс были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Четыре буквы генетического кода перевернули мир ровно 50 лет назад 28 февраля 2003 года исполнилось 50 лет со дня открытия структуры ДНК Френсисом Криком и Джеймсом Уотсоном, которое совершило революцию в биологии и медицине.
Начало этой истории можно принять за шутку. «А мы только что открыли секрет жизни!» – сказал один из двоих мужчин, вошедших в кембриджский Игл паб (Eagle pub) ровно 50 лет назад – 28 февраля 1953 года. И эти люди, работавшие в лаборатории неподалеку, нисколько не преувеличивали. Одного из них звали Френсис Крик (Francis Crick), а другого – Джеймс Уотсон (James Watson).
Уотсон и Крик открыли структуру дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) – вещества, которое содержит всю наследственную информацию. Через несколько месяцев после исторического заявления в пабе вышла осторожная публикация работы двух исследователей в журнале Nature (Watson J.D., Crick F.H.C. Molecular structure of nucleic acids // Nature. 1953. V. 171. P. 738-740). Статья заканчивалась предположением о том, что открытие структуры ДНК может объяснить механизмы копирования генетического материала.
К пятидесятым годам было известно, что ДНК – большая молекула, которая состоит из тысяч соединенных между собой в линию маленьких молекул четырех разных видов – нуклеотидов. Также ученые знали, что именно ДНК отвечает за хранение и передачу по наследству генетической информации, похожей на текст, написанный алфавитом из четырех букв. Неизвестными оставались пространственная структура этой молекулы и механизмы, по которым ДНК передается по наследству от клетки к клетке и от организма к организму.
В 1948 году Лайнус Полинг (Linus Pauling) открыл пространственную структуру других макромолекул – белков. Прикованный нефритом к постели Полинг несколько часов складывал бумагу, которой он пытался смоделировать конфигурацию белковой молекулы, и создал модель структуры, названной «альфа-спиралью».
По словам Уотсона, после этого открытия в их лаборатории была популярна гипотеза о спиральном строении ДНК. Уотсон и Крик сотрудничали с ведущими специалистами по рентгеноструктурному анализу, а Крик умел практически безошибочно обнаруживать признаки спирали на снимках, полученных таким способом.
Полинг тоже считал, что ДНК – спираль, причем, состоящая из трех нитей. Однако, он не мог объяснить ни природы такой структуры, ни механизмы самоудвоения ДНК для передачи дочерним клеткам.
Открытие двуспиральной структуры произошло после того, как Морис Уилкинс (Maurice Wilkins) тайно показал Уотсону и Крику рентгеновский снимок молекулы ДНК, сделанный его сотрудницей Розалинд Франклин (Rosalind Franklin). На этом снимке они четко узнали признаки спирали и направились в лабораторию, чтобы проверить все на объемной модели.
В лаборатории выяснилось, что мастерская не поставила необходимые для стереомодели металлические пластины, и Уотсон вырезал из картона четыре вида макетов нуклеотидов – гуанина (G), цитозина (C), тимина (T) и аденина (A) – и стал раскладывать их на столе. 
И тут он обнаружил, что аденин соединяется с тимином, а гуанин – с цитозином по принципу «ключ-замок». Именно таким образом соединяются между собой две нити спирали ДНК, то есть напротив тимина из одной нити всегда будет находиться аденин из другой, и ничто иное.
Такое расположение позволило объяснить механизмы копирования ДНК: две нити спирали расходятся, и к каждой из них достраивается из нуклеотидов точная копия ее бывшей «партнерши» по спирали. По такому же принципу, как с негатива в фотографии печатают позитив.
Очень печально сложилась судьба Розалинд Франклин. Уилкинс называл свою подчиненную исключительно «синим чулком» и находился с ней в постоянном конфликте. Хоть Франклин и не поддерживала гипотезу о спиральном строении ДНК, именно ее снимки сыграли решающую роль в открытии Уотсона и Крика. И, может, Полинг удостоился бы четвертой Нобелевской премии, если бы он смог увидеть эти снимки раньше, чем британские исследователи.
До премии, которую получили Уилкинс, Уотсон и Крик, Розалинд не дожила. Она скончалась от рака в 1958 году.
Очевидно, что открытие пространственной структуры ДНК совершило революцию в мире науки и повлекло за собой целый ряд новых открытий, без которых нельзя представить не только современную науку, но и современную жизнь в целом
В шестидесятых годах прошлого века предположение Уотсона и Крика о механизме репликации (удвоения) ДНК полностью подтвердилось. Кроме того, было показано, что в этом процессе принимает участие специальный белок – ДНК-полимераза.
Примерно в то же время было совершено другое важное открытие – генетический код. Как уже говорилось выше, ДНК содержит в себе информацию обо всем, что передается по наследству, в том числе о линейной структуре каждого белка в организме. Белки, как и ДНК, представляют длинные молекулярные цепочки из аминокислот. Этих аминокислот 20. Соответственно, было неясно каким образом «язык» ДНК, состоящий из четырехбуквенного алфавита переводятся на «язык» белков, где используется 20 «букв».
Оказалось, что сочетание из трех нуклеотидов ДНК четко соответствует одной из 20 аминокислот. И, таким образом «написанное» на ДНК однозначно переводится в белок.
В семидесятых годах появились еще два важнейших метода, основанные на открытии Уотсона и Крика. Это секвенирование и получение рекомбинатной ДНК. Секвенирование позволяет «прочитать» последовательность нуклеотидов в ДНК. Именно на этом методе основана вся программа «Геном человека».
Получение рекомбинантной ДНК по другому называют молекулярным клонированием. Суть этого метода заключается в том, что в молекулу ДНК встраивают фрагмент, содержащий определенный ген. Таким образом, например получают бактерии, которые содержат ген человеческого инсулина. Инсулин, полученный таким способом, называется рекомбинатным. Этим же методом созданы все «генетически модифицированные продукты».
Как ни парадоксально, репродуктивное клонирование, о котором сейчас все говорят, появилось раньше, чем была открыта структура ДНК. Понятно, что сейчас учеными, проводящие такие эксперименты, активно используются результаты открытия Уотсона и Крика. Но, изначально, метод не базировался на нем.
Следующим важным шагом науки стала разработка в восьмидесятых годах полимеразно-цепной реакции. Эта технология используется для быстрого «размножения» нужного фрагмента ДНК и уже нашла множество применений как в науке, так в медицине и технологии. В медицине с помощью ПЦР проводят быструю и точную диагностику вирусных заболеваний. Если в массе ДНК, полученной из анализа пациента, даже в минимальном количестве есть гены, принесенные вирусом, то с помощью ПЦР можно добиться их «размножения» и после этого легко идентифицировать.
Кроме того, что открытие Уотсона и Крика стало основой множества научных исследований, включая знаменитый проект «Геном человека», молекула ДНК оставила след в современной живописи, кинематографе, архитектуре.
Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик
Фото Все
Видео Все
70 нескучных лет в науке. Джеймс Уотсон
Уотсон и Крик — биография
Открытия о существование дублированной спирали ДНК оказалось переломным моментом в биологии. Сделали его англичанин Френсис Крик и американец Джеймс Уотсон. В 1962 году ученым была вручена Нобелевская премия.
Фото: Уотсон и Крик
Их относят к числу самых умных людей на планете. Крик сделал множество открытий в различных областях, не ограничиваясь генетикой. Уотсон рядом высказываний заработал себе дурную славу, но это больше характеризует его как неординарную личность.
Детство
Фрэнсис Крик родился в 1916 году в Англии в Нортхемптоне. Его отец был преуспевающим бизнесменом и имел обувную фабрику. Он ходил в обычную среднюю школу. После войны доходы в семье значительно сократились, глава решил перевести семью в Лондон. Френсис окончил школу Милл-Хилл, где увлекался математикой, физикой и химией. Позже он отучился в Лондонском университетском колледже и признан бакалавром естественных наук.
Тогда на другом континенте появился на свет его будущий коллега – Джеймс Уотсон. С детства он отличался от обычных детей, уже тогда Джеймсу пророчили светлое будущее. Родился он в Чикаго в 1928 году. Родители окружили его любовью и радостью.
Учитель в первом классе отметил его ум, несоответствующий возрасту. После 3-го класса он принял участи в интеллектуальной викторине для детей по радио. Уотсон показал потрясающие способности. Позже его пригласят в Чикагский четырехгодичный университет, где он увлечется орнитологией. Имея диплом бакалавра, юноша решает продолжить обучение в университете Блумингтона в Индиане.
Интерес к наукам
В Индианском университет Уотсон занимается генетикой и попадает в поле зрения биолога Сальвадора Лаурия и блестящего генетика Дж. Меллера. Результатом сотрудничества стала диссертация о влиянии рентгеновских лучей на бактерии и вирусы. После блестящей защиты Джеймс Уотсон становится доктором наук.
Дальнейшие исследования бактериофагов будет происходить в далекой Дании – Копенгагенском университете. Ученый активно работает над составлением модели ДНК и изучением ее свойств. Его коллегой является талантливый биохимик Герман Калькаром. Однако судьбоносная встреча с Фрэнсисом Криком произойдет в Университете Кембриджа. Начинающий ученый Уотсон, которому только 23 года, пригласит Френсиса в свою лабораторию для совместной работоы.
Уотсон и Крик
До Второй мировой войны Крик изучал вязкость воды в различных состояниях. Позже ему пришлось работать на Военно-морское министерство – разрабатывает мины. Переломным моментом станет прочтение книги Э.Шредингера. Идеи автора подтолкнули Френсиса к изучению биологии. С 1947 года он работает в лаборатории Кембриджа, изучая рентгеновскую дифракцию, органическую химию и биологию. Его руководителем стал Макс Перуц, изучающий структуру белков. У Крика появляется интерес к определению химической основы генетического кода.
Расшифровка ДНК
Весной 1951 года в Неаполе проходил симпозиум, где Джеймс знакомится с английскими ученым Морисом Уилкинсом и исследовательницей Розалин Франклин, которые также проводят анализ ДНК. Они определили, что строение клетки схоже с винтовой лестницей – имеет двойную форму спирали. Их экспериментальные данные подтолкнули Уотсона и Крика к дальнейшим исследованиям. Они решают определить состав нуклеиновых кислот и добиваются необходимого финансирования — субсидии от Национального общества по изучению детского паралича.
Джеймс Уотсон
В 1953 году они сообщат миру о структуре ДНК и представят готовую модель молекулы.
Всего за 8 месяцев два гениальных ученых обобщат полученные результаты своих экспериментов с имеющими данными. Через месяц из шариков и картона будет сделана трехмерная модель ДНК.
Об открытии заявил директор лаборатории Кэвендиша Лоуренс Брэгг на бельгийской конференции, которая состоялась 8 апреля. Но важность открытия признали не сразу. Только 25 апреля после выхода статьи в научном журнале «Nature» ученые-биологи и остальные лауреаты по достоинству оценили ценность новых знаний. Событие отнесли к величайшему открытию века.
В 1962 году англичане Уилкинс и Крик с американцем Уотсоном были номинированы на Нобелевскую премию по медицине. К сожалению, Розалинда Франклин скончалась 4 года назад и не оказалась в числе претендентов. По этому поводу был громкий скандал, так как в модели использовались данные экспериментов Франклин, хотя официального разрешения она не давала. Крик и Уотсон плотно сотрудничали с ее напарником Уилкинсом, а сама Розалинда до конца жизни не узнала важность своих экспериментов для медицины.
Уотсону за открытие возвели памятник в Нью-Йорке. Уилкинс и Крик не удостоились подобной чести, так как не имели американского гражданства.
Карьера
После открытия структуры ДНК пути Уотсона и Крика расходятся. Джеймс становится старшим сотрудником на кафедре биологии в Калифорнийском университете, а позже – профессором. В 1969 году ему предлагают возглавить Лонг-Айлендскую лабораторию молекулярной биологии. Ученый отказывается от работы в Гарварде, где трудился с 1956 года. Оставшуюся жизнь он посветит нейробиологии, изучению влияния вирусов и ДНК на рак. Под руководством ученого лаборатория вышла на новый уровень качества исследований, значительно увеличилось ее финансирование. Gold Spring Harbor стала лучшим мировым центром по изучению молекулярной биологии. С 1988 по 1992 год Уотсон активно участвует в ряде проектов по изучению генома человека.
Крик после мирового признания становится заведующим биологической лаборатории в Кембридже. В 1977 г он переезжает в Сан-Диего, Калифорния, для изучения механизмов сновидений и зрения.
Фрэнсис Крик
В 1983 году с математиком Гр. Митчисоном он предположил: сновидения – способность мозга освободиться от бесполезных и чрезмерных ассоциаций, которые были накоплены днем. Ученые назвали сны профилактикой перегрузки нервной системы.
В 1981 году вышла книга Френсиса Крика «Жизнь как она есть: ее происхождение и природа», где автор высказывает предположение о происхождении жизни на Земле. По его версии, первыми жителями на планете стали микроорганизмы с других космических объектов. Это объясняет схожесть генетического кода всех живых объектов. Умер ученый в 2004 году от онкологии. Его кремировали, а прах рассеяли над Тихим океаном.
Фрэнсис Крик
В 2004 году Уотсон становится ректором, но в 2007 году ему пришлось уйти с этой должности за высказывание о генетической связи происхождения (расы) и уровня интеллекта. Ученый любит провокационно и оскорбительно комментировать работу своих коллег, Франклин не стала исключением. Некоторые высказывания были восприняты в качестве выпадов в адрес людей с ожирением и гомосексуалов.
В 2007 году Уотсон выпускает свою автобиографию «Избегайте занудства». В 2008 году выступал в МГУ с публичной лекцией. Уотсона называют первым человеком с полностью расшифрованным геномом. В настоящее время ученый работает над поиском генов, ответственных за психические заболевания.
Крик и Уотсон открыли новые возможности для развития медицины. Переоценить значимость их научной деятельности невозможно.
68 лет назад была предложена двуспиральная модель ДНК
Слева направо: Фрэнсис Крик, Джеймс Уотсон. Фото: (с) A. Barringtot Brown / Photo Reseachers, Inc.
Я был не самым ярким, не был лучше и умнее других. Я такой же, как и все, и хотел заниматься ответами на серьёзные вопросы.
Дж.Уотсон.
21 февраля 1953 года ученые Джеймс Уотсон и Френсис Крик предложили структурную модель ДНК — двойную спираль. Эта работа была отмечена Нобелевской премией по физиологии и медицине в 1962 году и приблизила нас к пониманию фундаментальных основ генетики — науки, которая изучает гены, генетические вариации и наследственность в организмах. Генетика считается одной из самых быстро развивающихся наук в мире, и, пожалуй, самой многообещающей. Сегодня двойная спираль ДНК выступает одним из классических символов науки.
В 1951 году Уотсон начал работать с Френсисом Криком в Кавендишской лаборатории при Кембриджском университете. В течение нескольких лет напряженной работы, и под давлением конкурентов, ученые размышляли о структуре молекулы ДНК и пытались создать модель ДНК. Они обсуждали варианты спиралевидной формы ДНК, а чуть позже родилась идея двойной спирали: ровно 68 лет назад Уотсон догадался, что аденин из одной цепочки соединяется только с тимином из другой, а цитозин — с гуанином.
Еще до совместной работы Крика и Уотсона английский химик и специалист по рентгенокристаллографии Розалинд Франклин получила знаменитую фотографию 51 (рентгенограмма структуры ДНК), которая выявила двойную спираль в основе молекулы. Это экспериментальное подтверждение определило становление генетики как науки. Франклин была ассистенткой физика и молекулярного биолога Мориса Уилкинса, который впоследствии стал работать над изучением ДНК вместе с Криком и Уотсоном. В 1962 году все трое мужчин получили Нобелевскую премию «за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живой материи». Что касается Розалинд Франклин, то, к сожалению, ее роль в исследованиях ДНК была широко признана лишь позднее.
Новое знание о структуре ДНК повлияло на развитие медицины, физики, химии, палеонтологии, антропологии и др. Благодаря такой науке как генетика сегодня мы можем получить сведения об огромном пути, который проделали наши предки за десятки тысячи лет, мы можем понять происхождение вирусов и лечить заболевания, вызванные ими, совершать прорывы в сельском хозяйстве и т.д.
На Земле существует огромное разнообразие форм жизни, но все виды – от простейшей бактерии до человека – имеют одинаковый генетический код: из четырех нуклеотидов в ДНК, которые обозначаются буквами A, C, G и T (аденин (А), цитозин (Ц), гуанин (Г), и тимин (Т)). Последовательность этих химических единиц определяет, какие белки производит клетка живого организма. В каждой человеческой клетке содержится от двух до трех метров ДНК. Молекула ДНК, хранящая нашу наследственность, очень хрупкая. Но пока мы живы, специальные ферменты предохраняют её от разрушения.