Американський біолог Джеймс Вотсон: біографія, особисте життя, внесок у науку. Подвійна спіраль ДНК

Американський біолог Джеймс Вотсон: біографія, особисте життя, внесок у науку. Подвійна спіраль ДНК

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

Джеймс Вотсон: біографія

Народився в Чикаго, США, 6 квітня 1928 року. Навчався в школі імені Хораса Манна, а потім у середній школі Саут-Шора. У віці 15 років вступив до університету Чикаго за експериментальною програмою стипендій для обдарованих дітей. Інтерес до життя птахів привів Джеймса Вотсона до вивчення біології, і 1947 року йому присвоїли ступінь бакалавра наук у галузі зоології. Після прочитання епохальної книги Ервіна Шредінгера "Що таке життя?" він переключився на генетику.

Отримавши відмову в Каліфорнійському технологічному інституті і Гарварді, Джеймс Вотсон виграв стипендію для вступу в аспірантуру 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 Копенгагена і продовжив вивчення вірусів як співробітник Національної дослідницької ради.

Розгадати ДНК!

Після відвідин нью-йоркської лабораторії в Колд-Спрінг-Харборі, де він ознайомився з результатами досліджень Херші і Чейза, Вотсон прийшов до переконання, що ДНК є молекулою, яка відповідає за передачу генетичної інформації. Він захопився думкою про те, що якщо зрозуміти її структуру, то можна встановити, як дані передаються між клітинами. Дослідження вірусів вже не цікавили його так сильно, як це новий напрямок.

Навесні 1951 року на конференції в Неаполі він познайомився з Морісом Вілкінсом. Останній демонстрував результати перших спроб застосування рентгенівської дифракції для зйомки молекули ДНК. Вотсон, схвильований даними Вілкінса, восени прибув до Великобританії. Він влаштувався в Кавендішську лабораторію, де почав співпрацювати з Френсісом Кріком.

Перші спроби

У спробі розгадати молекулярну структуру ДНК Джеймс Вотсон і Френсіс Крік вирішили використовувати підхід, що базувався на побудові моделей. Обидва були переконані, що розгадка її будови відіграватиме ключову роль у розумінні передачі генетичної інформації від батьківських до дочірніх клітин. Біологи усвідомлювали, що відкриття структури ДНК буде найбільшим науковим проривом. Водночас вони були обізнані про існування конкурентів серед інших вчених, таких як Лайнус Полінг.

Крик і Джеймс Вотсон ДНК моделювали з великими труднощами. Ніхто з них 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 в той же час Вотсон відвідав лекцію Розалінд Франклін в сусідньому Королівському коледжі. Мабуть, він не дуже уважно слухав.

Непроста помилка

В результаті помилки перша спроба вчених побудувати модель ДНК зазнала провалу. Джеймс Вотсон і Френсіс Крік побудували потрійну спіраль з підставами азоту на зовнішньому боці структури. Коли вони представили модель колегам, Розалінд Франклін піддала її жорсткій критиці. Результати її досліджень чітко доводили існування двох форм ДНК. Більш волога з них відповідала тій, яку намагалися побудувати Уотсон і Крік, але вони створили модель ДНК без присутньої в ній води. Франклін зазначила, що якби її роботи були правильно витлумачені, то підстави азоту розташовувалися б всередині молекули. Відчуваючи незручність від такого публічного провалу, директор Кавендішської лабораторії рекомендував дослідникам відмовитися від їхнього підходу. Вчені офіційно зайнялися іншими напрямками, але в приватному порядку продовжували думати про проблему ДНК.

Підглянуте відкриття

Вілкінс, який працював у Королівському коледжі з Франклін, перебував з нею в особистому конфлікті. Розалінд була такою нещасливою, що вирішила перенести свої дослідження в інше місце. Незрозуміло як, але Вілкінс отримав у своє розпорядження один з її кращих рентгенівських знімків молекули ДНК. Можливо, вона навіть сама дала йому його, коли проводила чистку свого офісу. Але безумовно, він виніс зображення з лабораторії без дозволу Франклін і показав його своєму приятелю Уотсону в Кавендіші. Згодом у своїй книзі "Подвійна спіраль" той писав, що в мить, коли він побачив знімок, у нього відвисла щелепа і почастішав пульс. Все було неймовірно простіше, ніж отримана раніше А-форма. Крім того, чорний хрест відбитків, які домінували на фото, міг виникнути тільки зі спіральної структури.

Лауреат Нобелівської премії

Біологи використовували нові дані для створення двошіпочкової моделі спіралі з азотистими підставами в парах А-Т і C-G в центрі. Таке спарювання відразу ж підказало Крику, що одна сторона молекули може служити шаблоном для точного повторення послідовностей ДНК для передачі генетичної інформації під час ділення 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 Крік встановили, що ДНК має форму подвійної спіралі, або "гвинтової драбини". Два ланцюжки в ньому від 'єднувалися, подібно до "блискавки", і відтворювали відсутні частини. Таким чином кожна молекула дезоксирибонуклеїнової кислоти здатна створити дві ідентичні копії.

Абревіатура ДНК і елегантна модель подвійної спіралі стали відомі всьому світу. Вотсон і Крік також прославилися. Їх відкриття справило революцію у вивченні біології і генетики, яка зробила можливими методи генної інженерії, що використовуються в сучасній біотехнології.

Стаття в Nature призвела до присудження їм і Вілкінсу Нобелівської премії в 1962 р. Правила Шведської академії дозволяють нагородження не більше трьох вчених. Розалінд Франклін померла від раку яєчників 1958 року. Вілкінс згадав її мимохідь.

У рік отримання Нобелівської премії Вотсон одружився з Елізабет Льюїс. У них народилося 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 і об 'єднувати 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 рр. Вотсон співпрацював з ученими з Каліфорнійського технологічного інституту для моделювання структури РНК. З 1955 по 1956 рр. він знову працював з Криком над розкриттям принципів будови вірусів. У 1956 році переїхав до Гарварду, де досліджував РНК і синтез білка.

Скандальна хроніка

У 1968 році побачила світ скандальна книга про ДНК, автором якої був Джеймс Вотсон. "Подвійна спіраль" була сповнена зневажливих коментарів і злопам 'ятних описів багатьох людей, які брали участь у відкритті, особливо Розалінд Франклін. Через це видання Harvard Press відмовилося друкувати книгу. Проте 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) і "Молекулярна біологія клітини і рекомбінантних ДНК" (оновлене видання 2002 року), які досі виходять з друку. У 2007 р. він опублікував автобіографію "Уникайте нудних людей. Уроки життя в науці ".

Джеймс Вотсон: внесок у науку

У 1968 році він став директором лабораторії в Колд-Спрінг-Харборі. У той час інститут мав фінансові труднощі, але Вотсон 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 і вперше виявили його гени. Щороку в Колд-Спрінг-Харбор приїжджають понад 4000 вчених з усього світу - так глибоко вплив Інституту міжнародних генетичних досліджень.

У 1990 році Вотсон був призначений керівником проекту "Геном людини" Національного інституту здоров 'я. Він використовував свої здібності збирати кошти, щоб вести даний проект до 1992 року. Він пішов через конфлікт з приводу патентування генетичної інформації. Джеймс Вотсон вважав, що це тільки завадить дослідженням вчених, які працюють над проектом.

Спірні висловлювання

Його перебування в Колд-Харборі закінчилося раптово. 14 жовтня 2007 року дорогою на конференцію в Лондон його запитали про події в світі. Джеймс Вотсон, вчений зі світовим ім 'ям, відповів, що затьмарений перспективами Африки. За його словами, вся сучасна соціальна політика заснована на тому, що інтелект її жителів такий же, як у інших, але результати тестів говорять про те, що це не так. Він продовжив свою думку ідеєю, що прогрес в Африці ускладнюється поганим генетичним матеріалом. Публічний протест проти цього висловлювання змусив Колд-Спрінг-Харбор просити про його відставку. Вчений пізніше вибачився і відмовився від своїх висловлювань, заявивши, що "наукових підстав для цього немає". У своїй прощальній промові він висловив своє бачення, що "остаточна перемога (над раком і 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 діагностованих спадкових захворювань може бути пов 'язане з більш пізнім народженням дітей. "Чим старше ви стаєте, тим у вас 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 б знизило шанси на те, що життя батьків буде зіпсоване народженням дитини з фізичними або психічними розладами.