Морис Хью Фредерик Уилкинс , CBE FRS (15 декабря 1916 г. - 5 октября 2004 г.) [3] был британским биофизиком новозеландского происхождения и лауреатом Нобелевской премии , чьи исследования охватывали множество областей физики и биофизики, внося вклад в научное понимание фосфоресценции , разделения изотопов и оптическая микроскопия и рентгеновская дифракция . Он известен своей работой в Королевском колледже Лондона по структуре ДНК .
Работа Уилкинса над ДНК распадается на два отдельных этапа. Первый был в 1948–1950 годах, когда его первоначальные исследования позволили получить первые четкие рентгеновские изображения ДНК, которые он представил на конференции в Неаполе в 1951 году, на которой присутствовал Джеймс Уотсон . Во время второго этапа, 1951–52, Уилкинс создал четкие X-образные изображения «B-формы» из спермы кальмара, изображения, которые он отправил Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику , в результате чего Уотсон написал: «Уилкинс... получил чрезвычайно превосходные рентгеновские снимки. дифракционные фотографии» [ДНК]. [4] [5]
В 1953 году координатор группы Уилкинса сэр Джон Рэндалл поручил Рэймонду Гослингу передать Уилкинсу высококачественное изображение ДНК формы «В» ( Фото 51 ), которое Гослинг сделал в 1952 году, [6] [7] после чего его руководитель Розалинда Франклин «отложила это в сторону» [8] , когда покидала Королевский колледж Лондона. Уилкинс показал это Ватсону. [9] Этот образ, а также знание о том, что Лайнус Полинг предложил неверную структуру ДНК, «мобилизовали» [10] Уотсона и Крика к возобновлению построения модели. Используя дополнительную информацию из исследовательских отчетов Уилкинса и Франклина, полученную через Макса Перуца , Уотсон и Крик правильно описали структуру двойной спирали ДНК в 1953 году.
Уилкинс продолжал тестировать, проверять и вносить существенные коррективы в модель ДНК Уотсона-Крика, а также изучать структуру РНК. [11] Уилкинс, Крик и Уотсон были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине 1962 года «за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и ее значения для передачи информации в живом материале». [12]
Уилкинс родился в Понгароа , Новая Зеландия, где его отец, Эдгар Генри Уилкинс, был врачом. [13] Его старшая сестра была переводчицей и поэтессой Эйтни Уилкинс . Его семья приехала из Дублина, где его деды по отцовской и материнской линии были соответственно директором Дублинской средней школы и начальником полиции. Уилкинсы переехали в Бирмингем , Англия, когда Морису было 6 лет. Позже он учился в колледже Уайлд Грин, а затем с 1929 по 1934 год посещал школу короля Эдварда в Бирмингеме .
Уилкинс поступил в колледж Святого Иоанна в Кембридже в 1935 году; он изучал естественные науки Трипос по специальности физика и получил степень бакалавра гуманитарных наук в 1938 году. Марк Олифант , который был одним из преподавателей Уилкинса в Сент-Джонсе, был назначен на кафедру физики в университете . из Бирмингема и назначил в свой штаб Джона Рэндалла . Уилкинс стал аспирантом Рэндалла в Бирмингемском университете . В 1945 году они опубликовали в « Трудах Королевского общества» четыре статьи о фосфоресценции и электронных ловушках. [15] [16] [17] [18] За эту работу Уилкинс получил докторскую степень в 1940 году. [19] [20]
Во время Второй мировой войны Уилкинс разработал улучшенные радарные экраны в Бирмингеме, затем в 1944–45 годах работал над разделением изотопов в Манхэттенском проекте Калифорнийского университета в Беркли . [21]
Тем временем Рэндалл был назначен на кафедру физики в Университете Сент-Эндрюс . В 1945 году он назначил Уилкинса ассистентом лектора на своем факультете Университета Сент-Эндрюс. Рэндалл вел переговоры с Советом медицинских исследований (MRC) о создании лаборатории для применения экспериментальных методов физики к проблемам биологии. Объединение этих дисциплин в качестве биофизики было новой идеей. В MRC сказали Рэндаллу, что это нужно сделать в другом университете. В 1946 году Рэндалл был назначен профессором физики Уитстона, отвечающим за весь физический факультет Королевского колледжа в Лондоне, с финансированием для создания отдела биофизики. Он взял с собой Уилкинса в качестве помощника директора подразделения. Они назначили команду ученых, специализирующихся как в области физических, так и биологических наук. «Философия менеджмента» заключалась в параллельном изучении использования многих методов, поиске тех, которые выглядели многообещающими, а затем сосредоточении внимания на них. Уилкинс, как ученый с самым разнообразным опытом в области физики и помощник директора отделения, осуществлял общий надзор за различными проектами, помимо непосредственного участия в своих личных исследовательских проектах, которые включали новые виды оптической микроскопии. [22] Королевский колледж получил финансирование на строительство совершенно новых физических и инженерных факультетов, где хранилища под привокзальной площадью колледжа на уровне Стрэнда были разрушены бомбами во время войны. Отдел биофизики, еще несколько групп экспериментальной физики и теоретическая группа начали переезжать в первые месяцы 1952 года. Лаборатории были официально открыты лордом Черуэллом 27 июня. В статье Уилкинса для Nature были описаны оба факультета, что соответствовало его руководящей роли и престижу в колледже в целом. [23]
В Королевском колледже Уилкинс, среди прочего, занимался рентгеновской дифракцией спермы барана и ДНК, полученных из тимуса теленка швейцарским ученым Рудольфом Зигнером . ДНК из лаборатории Сигнера оказалась гораздо более неповрежденной, чем ДНК, выделенная ранее. Уилкинс обнаружил, что из этого концентрированного раствора ДНК можно создавать тонкие нити, содержащие высокоупорядоченные массивы ДНК, подходящие для получения рентгенограмм. [24] Используя тщательно связанную группу этих нитей ДНК и сохраняя их гидратированными, Уилкинс и аспирант Рэймонд Гослинг получили рентгеновские фотографии ДНК, которые показали, что длинная тонкая молекула ДНК в образце из Сигнера имела правильную кристаллическую форму. -подобная структура в этих темах. Гослинг позже сказал: «Когда… я впервые увидел все эти дискретные дифракционные пятна… появление на пленке в проявочной чашке было настоящим моментом эврики… мы поняли, что если ДНК является генным материалом, то мы только что показали что гены могут кристаллизоваться! [25] «Эта первая работа по дифракции рентгеновских лучей в Королевском колледже была проведена в мае или июне 1950 года. Это была одна из фотографий дифракции рентгеновских лучей, сделанных в 1950 году и показанных на встрече в Неаполе годом позже. , это вызвало интерес Джеймса Уотсона к ДНК [26] , заставив его написать: «Внезапно я увлекся химией… Я начал задаваться вопросом, смогу ли я присоединиться к Уилкинсу в работе над ДНК». [27] В то время Уилкинс также рассказал Фрэнсису Крику о важности ДНК. Крик посоветовал ему заняться белками, сказав Уилкинсу, что «что вам следует сделать, так это найти себе хороший белок». [28] Уилкинс знал, что правильные эксперименты на нитях очищенной ДНК потребуют лучшего рентгеновского оборудования. Уилкинс заказал новую рентгеновскую трубку и новую микрокамеру. Он также предложил Рэндаллу, чтобы Розалинда Франклин, которая вскоре будет назначена на эту должность, была переведена с работы над белковыми растворами и присоединилась к усилиям по ДНК. [29]
К лету 1950 года Рэндалл договорился о трехлетней исследовательской стипендии, которая будет финансировать Розалинду Франклин в его лаборатории. Франклин задержалась с завершением работы в Париже. В конце 1950 года Рэндалл написал Франклин, чтобы сообщить ей, что вместо работы над белком ей следует воспользоваться предварительной работой Уилкинса [30] и провести рентгеновские исследования волокон ДНК, полученных из образцов ДНК Сигнера. [31]
В начале 1951 года Франклин наконец прибыл. Уилкинс был в отпуске и пропустил первую встречу, на которой его заменил Рэймонд Гослинг вместе с Алексом Стоксом , который, как и Крик, должен был решить основные математические задачи, которые сделают возможной общую теорию того, как спиральные структуры преломляют рентгеновские лучи. В течение нескольких месяцев в лаборатории не велось никаких работ по ДНК; новая рентгеновская трубка стояла неиспользованной и ждала Франклина. Франклин получила ДНК от Сигнера, Гослинг стал ее аспирантом, и она ожидала, что работа по дифракции рентгеновских лучей ДНК будет ее проектом. Уилкинс вернулся в лабораторию, ожидая, с другой стороны, что Франклин будет его сотрудником и что они будут вместе работать над проектом ДНК, который он начал. [31] Путаница по поводу ролей Франклина и Уилкинса в отношении усилий по ДНК (которая позже переросла в значительную напряженность между ними) явно связана с Рэндаллом. В своем письме о назначении он сказал Франклину, что «что касается экспериментальных рентгеновских исследований [ДНК], то на данный момент там будут только вы и Гослинг». [32] Однако Рэндалл так и не сообщил Уилкинсу о своем решении возложить на Франклина единоличную ответственность за исследование ДНК, а Уилкинс узнал о письме только спустя годы после смерти Франклина. Позже он написал: «Мое мнение очень ясно: Рэндалл был очень неправ, написав Розалинде, сообщив ей, что мы со Стоуксом хотим прекратить нашу работу над ДНК, не посоветовавшись с нами. После того, как мы с Рэймондом [Гослингом] получили чистый кристаллический X -лучевой узор Мне очень хотелось продолжить эту работу... Пытаться понять, «что на самом деле произошло», когда замечательный ученый [Рэндалл] моделирует себя по образцу Наполеона, непросто... [но письмо] было для нее очень разрушительным и мне». [33]
К ноябрю 1951 года Уилкинс получил доказательства того, что ДНК в клетках, как и очищенная ДНК, имеет спиральную структуру. [34] Алекс Стоукс решил основные математические вопросы теории спиральной дифракции и подумал, что данные дифракции рентгеновских лучей Уилкинса указывают на спиральную структуру ДНК. Уилкинс встретился с Уотсоном и Криком и рассказал им о своих результатах. Эта информация от Уилкинса, а также дополнительная информация, полученная Уотсоном, когда он услышал рассказ Франклин о своих исследованиях во время исследовательской встречи в Королевском колледже, побудили Уотсона и Крика создать свою первую молекулярную модель ДНК, модель с фосфатным остовом в центре. Рассмотрев модель предложенной структуры, Франклин сказал Уотсону и Крику, что она неверна. Франклин основывал это на двух наблюдениях. Во-первых, эксперименты Дж. М. Галланда показали, что группы оснований CO- и NH 2 не поддаются титрованием и поэтому, вероятно, недоступны. Во-вторых, кристаллографические данные показали, что структурные единицы ДНК постепенно разделялись при добавлении воды, что приводило к образованию геля, а затем раствора. Франклин считал, что самое простое объяснение этому состоит в том, что гидрофильная часть молекулы находится снаружи. Крик пытался убедить Уилкинса продолжить дополнительные усилия по молекулярному моделированию, но Уилкинс не применил этот подход. [ нужна цитата ]
В начале 1952 года Уилкинс начал серию экспериментов со спермой сепии, которые оказались очень обнадеживающими. «Я... получил гораздо более четкие закономерности, чем в прошлом году... когда я случайно встретил [сэра Уильяма Лоуренса] Брэгга, я показал ему закономерность, [которая] очень ясно представляла собой убедительное доказательство спиральной структуры ДНК. ...резкие узоры сперматозоидов были очень вдохновляющими, и особый интерес представляло то, что сперматозоиды были настоящими живыми объектами, а не просто очищенной ДНК, извлеченной химиками из живого материала». Уилкинса особенно интересовало, смогут ли живые образцы дать значимые картины дифракции рентгеновских лучей – его результаты показали, что это возможно. [35]
В 1952 году Франклин также отказалась участвовать в усилиях по молекулярному моделированию и продолжила работу над пошаговым детальным анализом своих данных дифракции рентгеновских лучей ( синтез Паттерсона ). К весне 1952 года Франклин получила от Рэндалла разрешение попросить перевести ей стипендию, чтобы она могла покинуть Королевский колледж и работать в лаборатории Джона Бернала в Биркбек-колледже , также в Лондоне. Франклин оставался в Королевском колледже до середины марта 1953 года .
Лайнус Полинг опубликовал предложенную, но неверную структуру ДНК, допустив ту же фундаментальную ошибку, которую допустили Уотсон и Крик годом ранее. Некоторые из тех, кто работал над ДНК в Соединенном Королевстве, опасались, что Полинг быстро разгадает структуру ДНК, как только осознает свою ошибку и поместит основы нуклеотидных цепей снаружи модели ДНК. После марта 1952 года Франклин сосредоточился на рентгеновских данных А-формы менее гидратированной ДНК, в то время как Уилкинс пытался работать над гидратированной В-формой. Уилкинс был инвалидом, потому что у Франклина были все хорошие ДНК. Уилкинс получил новые образцы ДНК, но они были не так хороши, как исходный образец, который он получил в 1950 году и который Франклин продолжал использовать. Большинство его новых результатов касались биологических образцов, таких как клетки спермы, которые также предполагали спиральную структуру ДНК. В июле 1952 года Франклин сообщила ему и Стоксу, что ее новейшие результаты заставили ее усомниться в спиральной природе А-формы. [ нужна цитата ]
В начале 1953 года Уотсон посетил Королевский колледж, и Уилкинс показал ему высококачественное изображение рентгенограммы B-формы, теперь идентифицируемое как фотография 51 , которое Франклин сделал в марте 1952 года. Уилкинс показал это изображение, сделанное Франклином, без уведомления. или получение разрешения от главного исследователя, создавшего изображение. Зная, что Полинг работал над ДНК и представил для публикации модель ДНК, Уотсон и Крик предприняли еще одну целенаправленную попытку вывести структуру ДНК. Через Макса Перуца , руководителя своей диссертации, Крик получил доступ к отчету о ходе работы Королевского колледжа, который включал полезную информацию Франклина об особенностях ДНК, которые она вывела из своих данных дифракции рентгеновских лучей. Уотсон и Крик опубликовали предложенную ими двойную спиральную структуру ДНК в статье в журнале Nature в апреле 1953 года. В этой статье Уотсон и Крик признали, что их «стимулировали... неопубликованные результаты и идеи» Уилкинса и Франклина. [37]
Первая статья Уотсона-Крика появилась в журнале Nature 25 апреля 1953 года. Члены лабораторий Кембриджа и Королевского колледжа согласились сообщить о своей взаимосвязанной работе в трех статьях с непрерывной нумерацией страниц в журнале Nature . [37] [38] [39]
Сэр Лоуренс Брэгг, директор Кавендишской лаборатории , где работали Уотсон и Крик, выступил с докладом в Медицинской школе больницы Гая в Лондоне в четверг 14 мая 1953 года, результатом которого стала статья Ричи Колдера в лондонской газете News Chronicle в пятницу 15. Май 1953 года, под названием «Почему ты есть ты. Ближайшая тайна жизни». Эта новость дошла до читателей The New York Times на следующий день; Виктор К. МакЭлэни, исследуя свою биографию Уотсона, « Ватсон и ДНК: совершение научной революции» , нашел вырезку из шестиабзацной статьи «Нью-Йорк Таймс» , написанной в Лондоне и датированной 16 мая 1953 года, с заголовком «Форма «Единицы Жизни». ' в «Ячейка сканируется». Статья была опубликована в раннем выпуске, а затем была удалена, чтобы освободить место для новостей, которые считались более важными. ( Впоследствии 12 июня 1953 года газета New York Times опубликовала более длинную статью). Газета для студентов Кембриджского университета Varsity также опубликовала собственную короткую статью об открытии в субботу, 30 мая 1953 года. Первоначальное заявление Брэгга на конференции Solvay по белкам в Бельгии 8 апреля 1953 года осталось незамеченным прессой. [ нужна цитата ]
После первой серии публикаций о структуре двойной спирали ДНК в 1953 году Уилкинс продолжил исследования в качестве руководителя группы, которая выполнила ряд тщательных экспериментов, чтобы установить, что спиральная модель применима к различным биологическим видам, а также к живым системам. установить универсальность структуры двойной спирали. [24] Он стал заместителем директора отдела биофизики MRC в Кингс в 1955 году и сменил Рэндалла на посту директора подразделения с 1970 по 1972 год. [40] [41]
Уилкинс был избран членом Королевского общества (FRS) в 1959 году [3] и членом EMBO в 1964 году. [1]
В 1960 году он был награжден премией Альберта Ласкера Американской ассоциации общественного здравоохранения [42] , а в 1962 году он был удостоен звания кавалера Ордена Британской империи. Также в 1962 году он разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине с Уотсоном и Криком за открытие структуры ДНК. [13]
С 1969 по 1991 год Уилкинс был президентом-основателем Британского общества социальной ответственности в науке . [43]
В 2000 году Королевский колледж Лондона открыл здание Франклина-Уилкинса в честь работы доктора Франклина и профессора Уилкинса в колледже. [44]
Надпись на скульптуре ДНК (подаренной Джеймсом Уотсоном) возле Трикилл-Корт Клэр- колледжа в Кембридже, Англия:
а) на базе:
б) по спиралям:
Центр молекулярных биооткрытий Оклендского университета , открытый в 2002 году, был переименован в Центр Мориса Уилкинса в 2006 году. [45]
Уилкинс был женат дважды. Его первая жена Рут была студенткой факультета искусств, с которой он познакомился, когда учился в Беркли. Их брак закончился разводом, и после развода Рут родила сына от Уилкинса. [46] Уилкинс женился на своей второй жене Патриции Энн Чиджи в 1959 году. У них было четверо детей: Сара, Джордж, Эмили и Уильям. Его вдова Патрисия и дети от брака пережили его. [40] [41]
В годы, предшествовавшие Второй мировой войне, он был антивоенным активистом, присоединившись к Антивоенной группе кембриджских ученых . Он вступил в Коммунистическую партию до вторжения Советской Армии в Польшу в сентябре 1939 года . [47] Ранее засекреченные документы службы безопасности Великобритании показывают, что Уилкинс попал под подозрение в разглашении атомных секретов. В файлах, опубликованных в августе 2010 года, указывается, что слежка за Уилкинсом прекратилась к 1953 году. [48] «После войны я задавался вопросом, что буду делать, поскольку мне было очень противно падение двух бомб на гражданские центры в Японии», - сказал он. Британская радиопрограмма Encounter в 1999 году . [49]
Уилкинс опубликовал свою автобиографию « Третий человек двойной спирали » в 2003 году .
