Морис Хью Фредерик Уилкинс CBE FRS (15 декабря 1916 г. – 5 октября 2004 г.) [3] был британским биофизиком , родившимся в Новой Зеландии , и лауреатом Нобелевской премии, чьи исследования охватывали множество областей физики и биофизики, способствуя научному пониманию фосфоресценции , разделения изотопов , оптической микроскопии и рентгеновской дифракции . Он известен своей работой в Королевском колледже Лондона по структуре ДНК .
Работа Уилкинса над ДНК делится на два отдельных этапа. Первый был в 1948–1950 годах, когда его первоначальные исследования дали 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 получил четкие «B-формы» X-образные изображения спермы кальмара, изображения, которые он отправил Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику , заставив Уотсона написать: «Уилкинс... получил чрезвычайно превосходные рентгеновские дифракционные фотографии» [ДНК]. [4] [5]
В 1953 году координатор группы Уилкинса сэр Джон Рэндалл поручил Рэймонду Гослингу передать Уилкинсу высококачественное изображение формы «B» ДНК ( Фото 51 ), которое Гослинг сделал в 1952 году, [6] [7] после чего его руководитель Розалинда Франклин «отложила его в сторону» [8] , когда она покидала Королевский колледж в Лондоне. Уилкинс показал его Уотсону. [9] Это изображение, наряду со знанием того, что Лайнус Полинг предложил неверную структуру ДНК, «мобилизовали» [10] Уотсона и Крика, чтобы возобновить построение модели. С дополнительной информацией из исследовательских отчетов Уилкинса и Франклина, полученной через Макса Перуца , Уотсон и Крик правильно описали структуру двойной спирали ДНК в 1953 году.
Уилкинс продолжал тестировать, проверять и вносить существенные поправки в модель ДНК Уотсона-Крика и 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 живой материи». [12]
Уилкинс родился в Понгароа , Новая Зеландия, где его отец, Эдгар Генри Уилкинс, был врачом. [13] Его старшая сестра была переводчицей и поэтессой Эйтне Уилкинс . Его семья приехала из Дублина, где его дедушки 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 в школе короля Эдуарда в Бирмингеме с 1929 по 1934 год. [ необходима цитата ]
Уилкинс поступил в колледж Св. Иоанна в Кембридже в 1935 году; он изучал естественные науки Tripos , специализируясь на физике, и получил степень бакалавра искусств в 1938 году. [14] Марк Олифант , который был одним из преподавателей Уилкинса в колледже Св. Иоанна, был назначен на кафедру физики в Университете Бирмингема и назначил Джона Рэндалла в свой штат. Уилкинс стал аспирантом Рэндалла в Университете Бирмингема . В 1945 году они опубликовали четыре статьи в Трудах Королевского общества по фосфоресценции и электронным ловушкам. [15] [16] [17] [18] Уилкинс получил степень доктора философии за эту работу в 1940 году. [19] [20]
Во время Второй мировой войны Уилкинс разработал усовершенствованные радарные экраны в Бирмингеме, затем работал над разделением изотопов в Манхэттенском проекте в Калифорнийском университете в Беркли в 1944–1945 годах. [21]
Тем временем Рэндалл был назначен на кафедру физики в Университете Сент-Эндрюс . В 1945 году он назначил Уилкинса помощником лектора на своем факультете в Университете Сент-Эндрюс. Рэндалл вел переговоры с Медицинским исследовательским советом (MRC) о создании лаборатории для применения экспериментальных методов физики к проблемам биологии. Объединение этих дисциплин в качестве биофизики было новой идеей. MRC сказал Рэндаллу, что это должно быть сделано в другом университете. В 1946 году Рэндалл был назначен профессором физики имени Уитстона, отвечающим за весь физический факультет в Королевском колледже в Лондоне, с финансированием для создания подразделения биофизики. Он привел Уилкинса с собой в качестве помощника директора подразделения. Они назначили команду ученых, обученных как физическим, так и биологическим наукам. «Философия управления» заключалась в том, чтобы параллельно изучать использование многих методов, находить те, которые выглядели многообещающими, и затем сосредоточиться на них. Уилкинс, как ученый с самым разнообразным опытом в области физики и помощник директора подразделения, осуществлял общий надзор за разнообразными проектами, помимо прямого участия в своих личных исследовательских проектах, которые включали новые типы оптической микроскопии. [22] Королевский колледж получил финансирование на строительство совершенно новых физических и инженерных факультетов, где хранилища под площадкой колледжа на уровне Стрэнд были разрушены бомбами во время войны. Биофизический отдел, еще несколько групп экспериментальной физики и теоретическая группа начали переезжать в первые месяцы 1952 года. Лаборатории были официально открыты лордом Черуэллом 27 июня. Статья Уилкинса для Nature описывала оба факультета, соответствующие его руководящей роли и престижу в колледже в целом. [23]
В Королевском колледже Уилкинс, среди прочего, занимался рентгеновской дифракцией спермы барана и ДНК, полученной из тимуса теленка швейцарским ученым Рудольфом Сигнером . ДНК из лаборатории Сигнера была гораздо более целой, чем ДНК, которая была выделена ранее. Уилкинс обнаружил, что можно производить тонкие нити из этого концентрированного раствора ДНК, который содержал высокоупорядоченные массивы ДНК, подходящие для получения рентгеновских дифракционных картин. [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 от Сигнера имела регулярную, кристаллоподобную структуру в этих нитях. Гослинг позже сказал: «Когда... я впервые увидел все эти дискретные дифракционные пятна... появляющиеся на пленке в проявочной чашке, это был поистине момент озарения... мы поняли, что если ДНК является материалом генов, то мы только что показали, что гены могут кристаллизоваться! [25] » Эта первая работа по рентгеновской дифракции в Королевском колледже была выполнена в мае или июне 1950 года. Именно одна из рентгеновских дифракционных фотографий, сделанных в 1950 году и показанных на встрече в Неаполе годом позже, пробудила интерес Джеймса Уотсона к ДНК [26], заставив его написать: «внезапно меня захватила химия... я начал задаваться вопросом, смогу ли я присоединиться к Уилкинсу в работе над ДНК». [27] В то время Уилкинс также познакомил Фрэнсиса Крика с важностью ДНК. Крик посоветовал ему работать с белками, сказав Уилкинсу: «То, что тебе следует сделать, это найти себе хороший белок». [28] Уилкинс знал, что для надлежащих экспериментов с нитями очищенной ДНК потребуется лучшее рентгеновское оборудование. Уилкинс заказал новую рентгеновскую трубку и новую микрокамеру. Он также предложил Рэндаллу, чтобы вскоре назначенная Розалинда Франклин была переведена с работы над белковыми растворами, чтобы присоединиться к усилиям по ДНК. [29]
К лету 1950 года Рэндалл организовал трехлетнюю исследовательскую стипендию, которая финансировала работу Розалинд Франклин в его лаборатории. Франклин задержалась с завершением своей 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 ДНК-волокон, полученных из образцов ДНК Сигнера. [31]
В начале 1951 года Франклин наконец прибыл. Уилкинс был в отпуске и пропустил первую встречу, на которой Рэймонд Гослинг заменял его вместе с Алексом Стоуксом , который, как и Крик, должен был решить основные математические задачи, которые сделали возможной общую теорию того, как спиральные структуры дифрагируют рентгеновские лучи. В течение нескольких месяцев в лаборатории не проводилось никаких работ по ДНК; новая рентгеновская трубка простаивала без дела, ожидая Франклина. В итоге 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 станет его соавтором и что они будут вместе работать над проектом ДНК, который он начал. [31] Путаница в ролях Франклина и Уилкинса в отношении усилий по ДНК (которая позже переросла в значительную напряженность между ними) явно приписывается Рэндаллу. В своем письме о назначении он сказал Франклину: «Что касается экспериментальных рентгеновских исследований [ДНК], то в настоящий момент там будете только вы и Гослинг». [32] Однако Рэндалл так и не сообщил Уилкинсу о своем решении возложить на Франклина исключительную ответственность за исследования ДНК, и Уилкинс узнал о письме только спустя годы после смерти Франклина. Позже он написал: «Мое мнение совершенно ясно: Рэндалл был очень неправ, написав Розалинде, что Стокс и я хотим прекратить нашу работу над ДНК, не посоветовавшись с нами. После того, как Рэймонд [Гослинг] и я получили четкую кристаллическую рентгеновскую картину, я очень хотел продолжить эту работу... Попытка понять, «что на самом деле произошло», когда очень достойный ученый [Рэндалл] копирует Наполеона, нелегка... [но письмо] нанесло большой ущерб и ей, и мне». [33]
К ноябрю 1951 года Уилкинс получил доказательства того, что ДНК в клетках, а также очищенная ДНК имеют спиральную структуру. [34] Алекс Стокс решил основную математику теории спиральной дифракции и подумал, что данные Уилкинса по рентгеновской дифракции указывают на спиральную структуру ДНК. Уилкинс встретился с Уотсоном и Криком и рассказал им о своих результатах. Эта информация от Уилкинса, наряду с дополнительной информацией, полученной Уотсоном, когда он услышал, как Франклин рассказывала о своих исследованиях во время исследовательской встречи в Королевском колледже, побудила Уотсона и Крика создать свою первую молекулярную модель ДНК, модель с фосфатными остовами в центре. Ознакомившись с моделью предложенной структуры, Франклин сказал Уотсону и Крику, что она неверна. Франклин основывал это на двух наблюдениях. Во-первых, эксперименты Дж. М. Гулланда показали, что группы CO- и NH2 оснований не могут быть титрованы , и поэтому, вероятно, были 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 простейшим объяснением этого было то, что гидрофильная часть молекулы находилась снаружи. Крик пытался заставить Уилкинса продолжить дополнительные усилия по молекулярному моделированию, но Уилкинс не принял этот подход. [ необходима цитата ]
В начале 1952 года Уилкинс начал серию экспериментов с сепией-спермой, которые были очень обнадеживающими. «Я... получил гораздо более четкие образцы, чем в предыдущем году... когда я случайно встретил [сэра Уильяма Лоуренса] Брэгга, я показал ему образец, [который] очень ясно давал веские доказательства спиральной структуры ДНК... четкие образцы спермы были очень вдохновляющими и вызывали особый интерес, поскольку сперма была настоящими живыми объектами, а не просто очищенной ДНК, извлеченной химиками из живого материала». Уилкинс был особенно заинтересован в том, дадут ли живые образцы значимые образцы рентгеновской дифракции — его результаты показали, что это возможно. [35]
В 1952 году Франклин также отказалась от участия в молекулярном моделировании и продолжила работу над пошаговым подробным анализом своих данных рентгеновской дифракции ( синтез Паттерсона ). К весне 1952 года Франклин получила разрешение от Рэндалла попросить о переводе своей стипендии, чтобы она могла покинуть Королевский колледж и работать в лаборатории Джона Бернала в Биркбек-колледже , также в Лондоне. Франклин оставалась в Королевском колледже до середины марта 1953 года. [36]
Лайнус Полинг опубликовал предложенную, но неверную структуру ДНК, допустив ту же основную ошибку, что Уотсон и Крик сделали годом ранее. Некоторые из тех, кто работал над ДНК в Соединенном Королевстве, опасались, что Полинг быстро решит структуру ДНК, как только он осознает свою ошибку и поместит остовы нуклеотидных цепей на внешнюю сторону модели ДНК. После марта 1952 года Франклин сосредоточился на рентгеновских данных для A-формы менее гидратированной ДНК, в то время как Уилкинс пытался работать с гидратированной B-формой. Уилкинс был в затруднении, потому что у Франклина была вся хорошая ДНК. Уилкинс получил новые образцы ДНК, но они были не такими хорошими, как исходный образец, который он получил в 1950 году и который Франклин продолжал использовать. Большинство его новых результатов были получены для биологических образцов, таких как сперматозоиды, что также предполагало спиральную структуру ДНК. В июле 1952 года Франклин сообщила ему и Стоксу, что ее новейшие результаты заставили ее усомниться в спиральной природе A-формы. [ необходима цитата ]
В начале 1953 года Уотсон посетил Королевский колледж, и Уилкинс показал ему высококачественное изображение рентгеновской дифракционной картины B-формы, теперь идентифицированной как фотография 51 , которую Франклин сделала в марте 1952 года. Уилкинс показал это изображение, полученное Франклин, не уведомив и не получив разрешения от главного исследователя, который сделал изображение. Зная, что Полинг работает над ДНК и представил модель ДНК для публикации, Уотсон и Крик предприняли еще одну концентрированную попытку вывести структуру ДНК. Через Макса Перуца , своего научного руководителя, Крик получил доступ к отчету о ходе работы из Королевского колледжа, который включал полезную информацию от Франклин об особенностях ДНК, которые она вывела из своих данных рентгеновской дифракции. Уотсон и Крик опубликовали свою предложенную структуру двойной спирали ДНК в статье в журнале Nature в апреле 1953 года. В этой статье Уотсон и Крик признали, что они были «стимулированы... неопубликованными результатами и идеями» Уилкинса и Франклина. [37]
Первая статья Уотсона-Крика появилась в журнале Nature 25 апреля 1953 года. Сотрудники лабораторий Кембриджа и Королевского колледжа согласились представить свою взаимосвязанную работу 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 при больнице Гая в Лондоне в четверг 14 мая 1953 года, в результате чего в пятницу 15 мая 1953 года в лондонской газете News Chronicle появилась статья Ричи Колдера под названием «Почему вы есть вы. Ближе к тайне жизни». Новость дошла до читателей The New York Times на следующий день; Виктор К. МакЭлхени, исследуя свою биографию Уотсона, «Уотсон и ДНК: создание научной революции » , нашел вырезку из шести абзацев статьи New York Times , написанной в Лондоне и датированной 16 мая 1953 года, с заголовком «Форма «единицы жизни» в клетке сканируется». Статья была опубликована в раннем выпуске, а затем была удалена, чтобы освободить место для новостей, которые считались более важными. (Впоследствии The New York Times опубликовала более длинную статью 12 июня 1953 года). Студенческая газета Кембриджского университета Varsity также опубликовала свою 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. [ необходима цитата ]
После первой серии публикаций 1953 года о двойной спирали ДНК Уилкинс продолжил исследования в качестве руководителя группы, которая провела ряд тщательных экспериментов, чтобы установить, что спиральная модель верна для различных биологических видов, а также для живых систем, чтобы установить универсальность двойной спирали. [24] Он стал заместителем директора отдела биофизики MRC в Кингс-колледже в 1955 году и сменил Рэндалла на посту директора отдела с 1970 по 1972 год. [40] [41]
В 1959 году Уилкинс был избран членом Королевского общества (FRS) [3] , а в 1964 году — членом EMBO. [1]
В 1960 году он был представлен к награде Альберта Ласкера Американской ассоциации общественного здравоохранения [42] , а в 1962 году он стал Командором 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 основателем и президентом 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 колледжа Клэр в Тиркилл-Корте, Кембридж, Англия, гласит:
а) по основанию:
б) по спиралям:
Центр молекулярной биологии при Оклендском университете , основанный в 2002 году, был переименован в Центр Мориса Уилкинса в 2006 году. [45]
Уилкинс был женат дважды. Его первая жена, Рут, была студенткой художественного факультета, с которой он познакомился, когда учился в Беркли. Их брак закончился разводом, и Рут родила сына от Уилкинса после развода. [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 Патриция и дети от их брака пережили его. [40] [41]
В годы перед Второй мировой войной он был антивоенным активистом, вступив в Антивоенную группу ученых Кембриджа . Он вступил в Коммунистическую партию , пока в сентябре 1939 года не произошло вторжение Советской Армии в Польшу. [47] Ранее засекреченные документы британской службы безопасности показывают, что Уилкинс попал под подозрение в разглашении атомных секретов. Файлы, опубликованные в августе 2010 года, указывают на то, что слежка за Уилкинсом закончилась к 1953 году. [48] «После войны я задавался вопросом, что я буду делать, так как я был очень возмущен сбросом двух бомб на гражданские центры в Японии», — сказал он в британской радиопрограмме Encounter в 1999 году. [49]
В 2003 году Уилкинс опубликовал свою автобиографию « Третий человек двойной спирали ». [50]
