Hver var Francis Crick og hvert var framlag hans til erfðafræðinnar?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hver var Francis Crick og hvert var framlag hans til erfðafræðinnar?
Francis Harry Compton Crick var fæddur í Northampton í Englandi árið 1916. Hann lauk B.Sc.-prófi í eðlisfræði frá University College í London árið 1937 og hóf doktorsnám í eðlisfræði við sama skóla. Þegar síðari heimsstyrjöldin hófst árið 1939 varð hann að hætta námi. Á stríðsárunum starfaði hann hjá breska flotamálaráðuneytinu og vann að hönnun tundurdufla. Að stríðinu loknu ákvað hann að snúa sér að rannnsóknum í líffræði og hóf árið 1947 störf á Strangeways-rannsóknarstofunni í Cambridge og vann þar í tvö ár að frumurannsóknum, en árið 1949 hóf hann doktorsnám við Cavendish-rannsóknarstofuna í Cambridge undir leiðsögn hins þekkta prótínfræðings Max Perutz (1914-2002). Viðfangsefni hans voru á sviði kristalgreiningar prótína.

Það var árið 1951 sem ungur bandarískur erfðafræðingur, James D. Watson (f. 1928) kom til starfa á Cavendish-rannsóknarstofunni. Þeir Crick urðu brátt miklir mátar og komust að því að þeir áttu sameiginnlegt áhugamál sem var bygging deoxýríbósakjarnsýrunnar, DNA. Vitað var að DNA fyrirfinnst í litningum allra lífvera og ýmislegt benti til þess að hún væri erfðaefni þeirra þótt margir teldu enn líklegra að prótín gegndu því hlutverki. Einnig var vitað að DNA-sameindir eru settar saman úr einingum sem nefnast kirni sem aftur eru gerð úr sykrusameind (deoxýríbósa), fosfathópi og niturbasa. Niturbasarnir eru af fjórum mismunandi gerðum, adenín (A), gúanín (G), týmín (T) og cýtósín (C) og eru tengdir við sykrusameindirnar. Það eru tengi milli sykru og fosfathópa kirnanna sem binda þau í keðjur, en þær geta verið afar langar. Þetta vissu menn, en að öðru leyti var ekkert vitað um form DNA-sameindanna og fyrirkomulag í litningum lífvera.

Watson og Crick nálguðust viðfangsefnið með því að leitast við að smíða líkan af DNA-sameindinni byggt á þeirri vitneskju um byggingu hennar sem fyrir lá. Þeir höfðu talsverð samskipti við Maurice Wilkins (1916-2004) sem vann að rannsóknum á DNA við King's College í London ásamt Rosalind Franklin (1920-1958), en samstarf þeirra tveggja var stirt. Þau beittu röntgengeislagreiningu til að fá upplýsingar um byggingu DNA-sameinda, en ljóst var að sú tækni var einna líklegust til að veita haldgóða vitneskju um byggingu sameindanna þótt vandasamt gæti að vísu verið að túlka myndirnar.

Á ýmsu gekk hjá Watson og Crick við líkansmíðina, en í janúar árið 1953 fengu þeir aðgang að afbragðsgóðri röntgenmynd sem Franklin hafði tekið. Þetta gerðist án vitundar hennar. Enn er deilt um hvort þetta hafi skipt sköpum fyrir líkansmíðina en svo fór að allt small saman í febrúar 1953 og í apríl lýstu Watson og Crick nýju og glæsilegu líkani í tímaritinu Nature. Jafnframt voru birtar greinar eftir Wilkins og Franklin þar sem röntgengeislagreiningu þeirra var lýst. Líkan Watsons og Cricks var í raun ósannað þegar það var birt en það hefur staðist tímans tönn. Wilkins átti manna mestan þátt í að staðfesta líkanið. Þeir Crick, Watson og Wilkins hlutu Nóbelsverðlaun fyrir þessar rannsóknir árið 1962 en Franklin hafði látist árið 1958.

Nóbelsverðlaunhafar árið 1962. Frá vinstri Maurice Wilkins (í læknisfræði ásamt Watson og Crick), Max Perutz (í efnafræði ásamt Kendrew), Francis Crick, John Steinbeck (fyrir bókmenntir), James Watson og John Kendrew. Aðrir Nóbelsverðlaunahafar þetta árið voru Lev Davidovich Landau sem hlaut verðlaunin í eðlisfræði og Linus Pauling sem hlaut friðarverðlaun Nóbels.

Helstu einkenni líkans þeirra Watsons og Cricks eru þau að DNA-sameindin er tvöfaldur gormur eða helix þar sem að utanverðu eru sykru- og fosfathópar keðjanna tveggja en niturbasar þeirra vita inn á við. Þeir snúa þvert á lengdaröxulinn og parast þar með reglubundnum hætti fyrir tilstilli veikra efnatengja, svonefndra vetnistengja. A parast ævinlega við T og G við C. Röð basapara í helixnum er engum takmörkunum háð.

Líkanið (mynd hér til hægri) gaf augljósa vísbendingu um einfalda aðferð til eftirmyndunar DNA-sameindarinnar og erfðaboðanna sem hún geymir. Við eftirmyndunina mundu hinir tveir þættir sameindarinnar skiljast að og hvor þeirra um sig síðan verða notaður sem mót við gerð nýrrar tvöfaldrar sameindar. Þannig fengjust tvær nýjar sameindir sem báðar væru eins og móðursameindin. Þetta reyndist rétt til getið, en eftirmyndunin er þó langt frá því að vera einföld. Til hennar þarf mjög flókið efnakerfi.

Þegar hér var komið sögu var ljóst að erfðaefnið ákvarðaði gerð prótínsameinda sem eru helstu starfssameindir lífvera. Með einhverjum hætti hlaut röð kirna í DNA-sameind gens að ákvarða röð amínósýra í mótsvarandi prótíni. Á næstu árum leituðust menn við að skilgreina samsvörunina á milli kirnaraðar og amínósýruraðar og var Crick fremstur í flokki þeirra sem að því unnu. Hann starfaði áfram í Cambridge. Árið 1961 birti hann ásamt samstarfsmönnum sínum niðurstöður einstaklega snjallra rannsókna á ákveðnu geni í bakteríuveirunni T4. Niðurstöðurnar gáfu eindregið til kynna að hver þrjú kirni í DNA-þræði gens ákvarði stöðu einnar amínósýru í prótíni. Þær gáfu líka til kynna að sumum amínósýrum samsvari fleiri en ein kirnaþrennd. Á næstu árum tókst að ráða gátu samsvörunarinnar, erfðatáknmálsins, til fulls með lífefnafræðilegum tilraunum.

Árið 1958 birti Crick merka grein um prótínmyndun þar sem hann setti fram það sem hann kallaði meginkennisetningu (central dogma) sameindalíffræðinnar. Með kennisetningunni er staðhæft að erfðaboð sem fólgin eru í kjarnsýrunni DNA séu annars vegar eftirmynduð og þannig varðveitt frá kynslóð til kynslóðar en hins vegar umrituð í RNA (ríbósakjarnsýru) og síðan þýdd yfir í amínósýruröð prótíns. Meginatriði er að erfðaboðin flytjast einvörðungu frá kjarnsýru til prótíns, en engin leið er fær til að flytja boð til baka frá prótíni til kjarnsýru erfðaefnisins. Þessi regla stendur óhögguð.

Crick lagði margt til þróunar sameindalíffræðinnar á næstu áratugum, en árið 1976 breytti hann um rannsóknarsvið. Hann flutti til Bandaríkjanna og starfaði það sem eftir var ævinnar að rannsóknum í taugalíffræði við Salk-stofnunina í La Jolla í Kalíforníu. Athygli hans beindist einkum að eðli meðvitundar og skrifaði hann margar greinar um það efni auk bókarinnar The Astonishing Hypothesis sem kom út árið 1994. Crick lést í Kalíforníu árið 2004.

Myndir:

• Crick: Strangeways Research Laboratory. Sótt 19. 9. 2011.
• Nóbelsverðlaunahafar: American Academy of Achievement. Sótt 19. 9. 2011.
• Líkan af DNA: Nobelprize.org. Sótt 19. 9. 2011.

...