Hvert var framlag Maurice Wilkins til vísindanna?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvert var framlag Maurice Wilkins til vísindanna?
Áður hefur verið fjallað um ævi Maurice Wilkins í svari sama höfundar við spurningunni: Hver var Maurice Wilkins?

Um það leyti er seinni heimsstyrjöldinni lauk var búið að skrásetja mikinn fjölda gena eða erfðvísa, sem stýra arfgengum einkennum í útliti og samsetningu lífvera ‒ og hátterni, þar sem það átti við. Eins var ljóst að genin eru í línulegum röðum í litningum í kjörnum frumna, en skiptar skoðanir voru um efnasamsetningu þessara erfðavísa og verkun þeirra á efnaskipti frumnanna og lífveranna.

Tvær meginstefnur voru uppi í þessu efni. Ört vaxandi þekking manna á gerð og virkni prótína benti til þess að þessar stórsameindir stæðu undir flestu í starfsemi lífvera, og stýrðu þar með erfðunum. Aðrir töldu að önnur gerð stórsameinda, deoxíríbósakjarnssýra eða DNA, væri efni genanna, enda er þessi kjarnsýra ‒ ásamt sérstæðum prótínefnum ‒ uppistaða litninganna og greinist vart í öðrum frumuhlutum.

Eftir á að hyggja virðist þessi vandi hafa verið leystur árið 1944, þegar þrír bandarískir læknar og erfðafræðingar við Rockefeller-stofnunina í New York, Oswald Avery (1877-1955), Colin MacLeod (1909-1972) og Maclyn McCarty (1911-2005), einangruðu DNA úr bakteríustofni og komu efninu inn í annan stofn, sem við það öðlaðist eiginleika stofnsins sem kjarnsýran var fengin úr, og þessir eiginleikar gengu að erfðum. ‒ En menn hafa líklega fáir áttað sig á mikilvægi þessarar uppgötvunar, auk þess sem engan veginn var ljóst að erfðir lytu sömu reglum hjá „kjarnalausum“ örverum eins og bakteríum, og „æðri“ lífverum eins og plöntum og dýrum.

Um 1950 hóf Wilkins rannsóknir á innri gerð stórsameinda með röntgenkristalgreiningu, fyrst á prótínum, síðan á DNA. Hann einangraði hreinni sýni af DNA en öðrum hafði tekist og gat að sama skapi betur túlkað gerð sameinda þessa flókna efnis. Einkum eftir að samstarf hófst við Cavendish-stofnunina í Cambridge-háskóla með honum og James D. Watson (1928-), bandarískum dýrafræðingi, og Francis Crick (1916-2004), enskum eðlisfræðingi, sem upp úr síðari heimsstyrjöld notfærði sér eðlisfræðiþekkinguna helst við líffræðirannsóknir og fetaði í því svipaða braut og Wilkins. Watson sneri sér hins vegar frá dýrafræðinni að rannsóknum í örverufræði og kynntist síðan Wilkins og helgaði sig með þeim Crick leitinni að gerð og verkun DNA.

Wilkins var frá upphafi þeirra færastur í röntgengreiningunni en fljótlega voru þeir í sameiningu komnir fram með ákveðnar hugmyndir um að trúlega væri DNA-keðjan úr fleiri þáttum en einum, samsíða, og sættust fljótlega á að þeir væru tveir frekar en þrír, enda öllu sennilegra út frá því hlutverki erfðaefnisins að „tvíritast“ áður en fruman skipti sér.

En hvað sem við kom fjölda þáttanna, þá var löngu ljóst að DNA-keðjurnar eru samsettar úr hlekkjum með fjórum mismunandi niturbösum, sem kallast adenín, tímín, gúanín og sítósín, eða A, T, G og C. Og þótt innbyrðis hlutfall þessara basa væri mismunandi eftir tegundum lífvera, reyndist í öllum tilvikum jafnmikið af A og T annars vegar, og sama magn af G og C hins vegar. Ef þannig greindust í DNA-sýni 30% af basanum A, voru ævinlega önnur 30% T, og það sem upp á vantaði deildist jafnt á G og C, eða 20% af hvorum.

Þessi regla er kennd við Erwin Chargaff¹ (1905-2002), austurrískan lífefnafræðing, landflótta í Bandaríkjunum. Þegar hann uppgötvaði þetta hlutfall, var engin skýring til á því, og sumir vísindamenn vefengdu niðurstöðuna og kenndu ónákvæmni í efnagreiningu um. En regla Chargaffs renndi stoðum undir DNA-líkan þeirra Cricks, Watsons og Wilkins, þar sem í þverböndum á milli tveggja undinna langbanda efnisins („tvöfalda spíralsins“) koma annaðhvort saman A og T eða G og C.

Þar kom að þeir félagarnir fóru að bæta upp þá mynd, sem röntgenkristalgreiningin gaf, með hálfgildings legokubbaaðferð. Til eru af ýmsum sameindum og sameindapörtum líkön, sem gefa raunhæfa mynd af lögun fyrirmyndarinnar og innbyrðis afstöðu hluta hennar. Með því að raða saman á ýmsa sennilega vegu þeim einingum sem ljóst var að voru hlutar DNA-sameindanna, komu þeir fram með líkan, sem kom heim og saman við margt sem menn vissu um erfðaefnið, ekki síst hvernig DNA-spírallinn vefur ofan af sér og klofnar að endilöngu áður en kjarninn eða fruman skiptir sér, og hvor helmingur raðar á sig sams konar pörtum og losnuðu frá, svo útkoman verður tveir spíralar, hvor um sig eins og hinn upphaflegi. ‒ Hér verður niðurstöðunni ekki lýst nánar, enda mjög víða að finna, og má um hana og þær rannsóknir sem bak við hana stóðu meðal annars lesa í greinum um Watson og Crick á Vísindavefnum.

Watson og Crick munu hafa átt mestan þátt í þessum lokakafla rannsóknanna, enda birtist í þeirra nafni í tímaritinu Nature, 171, 737-738 (25. apríl 1953), grein með heitinu: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid.

Enginn skyldi samt draga í efa þátt Wilkins í uppgötvuninni, enda kom á eftir grein Watsons og Cricks í sama tölublaði Nature (bls. 738-740) grein eftir Wilkins og samstarfsmenn hans, A. R. Stokes og H. R. Wilson: Molecular Structure of Deoxypentose Nucleic Acids.

Að næstu grein: Molecular Configuration in Sodium Thymonucleate (Nature, 171, 740-741), stóð svo fjórði þátttakandinn í DNA-teyminu, Rosalind Franklin (1920-1958), ásamt R. O. Goesling.

Í Cambridge var nokkur spenna á milli þremenninganna og Rosalind Franklin. Hún var mjög reyndur röntgenkristalafræðingur og var fengin að Cavendish-stofnuninni um miðja öldina til að vinna með Wilkins að röntgenkristalgreiningu á DNA. Hún virðist hafa verið erfið í samskiptum, sem einkum á að hafa bitnað á Wilkins, þar sem þeim var ætlað að vinna saman, og það var augljóst að hún hafði í upphafi mun betri tök á tækninni en hann. Að sögn Wilkins var henni ætlað að leiðbeina honum, en hún kvaðst hingað komin „til að starfa sjálfstætt við DNA-rannsóknir, ekki til að aðstoða Wilkins.“ (Tilvitnun sótt í The Double Helix eftir Watson.) Það mun standa heima, því John Randall (1905-1984), yfirmaður beggja á King´s College, hafði ráðið Franklin sem yfirmann deildarinnar sem þau Wilkins unnu á. Hann virðist ekki hafa skilgreint goggunarröðina nógu greinilega.

Rosalind Franklin fluttist síðar til Bandaríkjanna. Hún missti fljótlega heilsuna og lést af krabbameini árið 1958, aðeins 37 ára. Nú virðist ljóst að hlutur hennar í lausn DNA-gátunnar hefur verið vanmetinn. Þegar Watson birtir endurminningar sínar frá þessum tíma (The Double Helix, 1968), viðurkennir hann færni Franklins en kennir henni um samstarfsörðugleika og orðar á fleiri en einum stað að starfsandinn hefði verið betri ef hún hefði valið sér annan vinnustað. Óneitanlega læðist rökstuddur grunur um það að lesandanum, að kynferði Rosalind hafi komið þar við sögu: „Hún hefði verið glæsileg útlits ef hún hefði sinnt eitthvað um útgang sinn. En því fór fjarri. Aldrei vottaði fyrir varalit, sem hefði fallið vel að óliðuðu svörtu hár hennar. Og kjólarnir ... “ Áfram heldur Watson: „Það var greinilegt að Rosy þurfti að fara, eða að öðrum kosti yrði að setja henni stólinn fyrir dyrnar. Fyrri kosturinn hefði verið betri.“ ‒ Í síðari útgáfum bókarinnar lætur Watson ummælin standa, en biðst svo velvirðingar á þeim og játar að þau hafi verið ómakleg.

Þess má geta að Maurice Wilkins birti árið 2003 sjálfsævisögu sína, The Third Man of the Double Helix (sem höfundur þessara lína þekkir því miður aðeins af umsögnum annarra). Þar skýrir hann ýmislegt á annan veg en Watson ‒ eða í það minnsta með öðrum áherslum.

En það var víðar en í Cambridge, sem menn kepptust við að leysa gátur erfðaefnisins. Þar fór fremstur bandaríski efnafræðingurinn Linus Carl Pauling (1901-1994), prófessor við California Institute of Technology, einn fjögurra manna sem þegið hafa tvenn Nóbelsverðlaun, og annar tveggja sem hefur hlotið þau í tveimur greinum ‒ í efnafræði 1954 og friðarverðlaun 1962. Upp úr 1950 skilgreindi hann þrívíða lögun prótína ‒ meðal annars gormlaga keðju ‒ alfa-spíral. Hann sneri sér svo að DNA og veitti Cambridge-hópnum harða samkeppni, en honum urðu nokkur mistök á; gekk meðal annars út frá þreföldum spíral í stað tvöfalds. Annars var áreiðanlega mjótt á mununum í því kapphlaupi, og ekki hefði mikið þurft út af að bera hjá Cambridge-hópnum til að Pauling hefði komist á blöð sögunnar (og í Heimsmetabók Guinness) sem þrefaldur Nóbelsverðlaunahafi.

Árið 1962 voru Nóbelsverðlaunin í lífeðlisfræði og læknisfræði veitt Crick, Watson og Wilkins „fyrir uppgötvanir þeirra um sameindagerð kjarnsýrna og mikilvægi þeirra við flutning upplýsinga innan lifandi efnis.“ Rosalind Franklin var þá látin. Þar sem Nóbelsverðlaun eru aðeins veitt mönnum þessa heims verður aldrei úr því skorið hvort hún hefði annars deilt sæmdinni og verðlaunafénu með fjandvinum sínum.

Heimildir:

• Biographical Memoirs of Fellows of The Royal Society. Maurice Hugh Frederick Wilkins. Royal Society Publishing 2005. (Á Netinu.)
• Watson, James D. The Double Helix. A Personal Account of the Discovery of the Structure of DNA. Introduced by Steve Jones. The Folio Society Ltd. London 2010. (Endurprentun á útgáfu Weidenfeld & Nicolson frá 1997.)
• Maurice Wilkins - Wikipedia, the free encyclopedia og fleiri tengdar greinar á Wikipediu. (Skoðað 29.6.2012).

Myndir:

• Fyrsta mynd: Maurice Wilkins - Wikipedia, the free encyclopedia. (Sótt 29.6.2012).
• Önnur mynd: DNA - Wikipedia, the free encyclopedia. (Sótt 29.6.2012).
• Þriðja mynd: DNA - Wikipedia, the free encyclopedia. (Sótt 2.7.2012).
• Fjórða mynd: Linus Pauling - Wikipedia, the free encyclopedia. (Sótt 2.7.2012).

---

¹ Víða má sjá vísað í tvær (eða þrjár) reglur, kenndar við Chargaff. Hin eða hinar eru afleiður hinnar fyrstu og bæta litlu eða engu við nútímaþekkingu vísindanna....