Незаслуженно забытая роль Розалинд Франклин в открытии структуры ДНКРабота Франклина проложила путь к революционному открытию Уотсона ...

Это один из самых известных моментов в истории науки: 28 февраля 1953 года молекулярные биологи из Кембриджского университета Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик определили, что структура дезоксирибонуклеиновой кислоты, или ДНК, — молекулы, несущей генетический код, уникальный для каждого человека, — представляет собой двойную спираль, состоящую из двух нитей ДНК, закрученных друг вокруг друга.

Почти 10 лет спустя Уотсон и Крик вместе с биофизиком Морисом Уилкинсом получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1962 года за открытие того, что они назвали «тайной жизни». На церемонии награждения не присутствовал ещё один человек, чья работа сыграла важную роль в открытии структуры ДНК. Розалинд Франклин была химиком и специалистом по рентгеновской кристаллографии, которая изучала ДНК в Королевском колледже Лондона с 1951 по 1953 год. Её неопубликованные данные проложили путь к открытию Уотсона и Крика.

Этот день в истории: 28.02.1953 — открыта структура

НАСТРОЙКИHDНастройки

Полноэкранный режим

Нелестное изображение в рассказе Уотсона

Франклин, умершая от рака яичников в 1958 году в возрасте 37 лет, не могла получить Нобелевскую премию, которая не присуждается посмертно. Однако споры о её роли в открытии структуры ДНК и о том, что её не признали за это, разгорелись после публикации в 1968 году бестселлера Уотсона «Двойная спираль: личный взгляд на открытие структуры ДНК» и его крайне нелестного портрета Франклин.

«Уотсон изобразил Франклин в образе этакой злобной старухи — сварливой и ворчливой», — говорит Натаниэль Комфорт, историк медицины из Университета Джонса Хопкинса, который работает над биографией знаменитого молекулярного биолога. Уотсон также рассказал в своей книге, что они с Криком получили доступ к данным Франклин без её ведома, в том числе к ставшему знаменитым фото 51 — рентгеновскому изображению ДНК, которое сразу убедило Уотсона в том, что структура молекулы должна быть спиральной.

То, как Уотсон описала Франклин в «Двойной спирали», вызвало бурную реакцию среди тех, кто считал её жертвой предательства, сексизма и женоненавистничества, в том числе среди подруги Франклин Энн Сэйр, которая опубликовала биографию Франклин в 1975 году. Комфорт утверждает, что такая точка зрения также скрывает более сложную правду о вкладе Франклин. Как он и Мэтью Кобб утверждали в статье 2023 года в Nature, пересмотр имеющихся данных позволяет предположить, что Франклин должен быть признан не мучеником, а равноправным участником открытия структуры двойной спирали ДНК.

Розалинд Франклин: эксперт-кристаллограф

Розалинд Элси Франклин. (Источник: Universal History Archive/Getty Images)

АРХИВ ВСЕОБЩЕЙ ИСТОРИИ /GETTY IMAGES

АНГЛИЙСКАЯ ХИМИК И РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ КРИСТАЛЛОГРАФ РОЗАЛИНД ЭЛСИ ФРАНКЛИН ПОЗИРУЕТ ДЛЯ ПОРТРЕТА, ОКОЛО 1955 ГОДА

В 1951 году Франклин присоединилась к группе биофизиков под руководством Джона Рэндалла в Королевском колледже, которые использовали рентгеновскую кристаллографию для изучения ДНК. Молекула была открыта в 1869 году, но её структура и функции ещё не были изучены. Изучив рентгеновскую кристаллографию в государственной лаборатории во Франции, она уже была экспертом в этой научной методике, которая заключается в облучении кристаллических структур рентгеновскими лучами и фотографировании узоров, создаваемых атомами в структурах, рассеивающих рентгеновские лучи. Измеряя размеры, углы и интенсивность узоров, исследователи могут создать трёхмерную картину кристаллической структуры.

С самого начала Франклин, как известно, конфликтовала с Уилкинсом, который был заместителем Рэндалла, и они начали работать в основном отдельно друг от друга. Уилкинс ранее идентифицировал две формы ДНК, которые появлялись на рентгеновских снимках; Франклин обнаружила, что, регулируя уровень влажности в камере для образцов, она могла преобразовать кристаллическую, относительно сухую форму ДНК «А» в более влажную, паракристаллическую форму «Б». Она поделилась этими ключевыми открытиями в области ДНК на семинаре в ноябре 1951 года, на котором присутствовал Уотсон.

«Её конспекты к той лекции очень подробные», — говорит Комфорт, добавляя, что изначально Франклин предполагала, что и форма A, и форма B имеют спиральную структуру. «Она описывает ДНК как большую спираль, описывает две формы и объясняет их различия… и [объясняет], как структура меняется с A на B в зависимости от относительной влажности в камере для образцов».

‘Фотография 51’ Франклина

Несмотря на то, что Франклин получила чёткое изображение двойной спиральной структуры B-формы — в частности, на так называемой фотографии 51, сделанной в мае 1952 года, — она решила сосредоточиться на более сухой A-форме ДНК, которая давала гораздо более чёткое и детальное изображение, чем B-форма. Это отвлекло её от идеи спирали, потому что A-форма не выглядела спиральной.

«Для химика и рентгеноструктурного анализатора она выбрала [форму], которая имела наибольший смысл, — говорит Комфорт. — Она не была биологом, поэтому не понимала, что в живой клетке будет гораздо больше гидратированной формы B, потому что клетка — очень влажное место».

В феврале 1953 года Уилкинс показал фотографию 51 формы B ДНК своему другу Уотсону в Кембридже, который вместе с Криком пытался определить структуру молекулы в основном путём создания и анализа физических моделей. Уилкинс получил изображение от Раймонда Гослинга, который работал и на Уилкинса, и на Франклина и сделал фотографию вместе с Франклином.

Позже Уотсон утверждал, что, увидев фотографию 51, он сразу понял, что спираль ДНК должна существовать. «Как только я увидел изображение, у меня отвисла челюсть, а пульс участился», — писал он в «Двойной спирали». Вскоре после этого руководитель Крика передал ему отчёт о неопубликованных результатах Франклина, который он получил во время визита в лабораторию Королевского колледжа в декабре 1952 года. К концу февраля 1953 года Уотсон и Крик создали свою модель двойной спирали ДНК, о которой они официально объявили в апреле в статье, опубликованной в Nature.

По мнению Комфорта, версия событий, изложенная Уотсоном, не совсем правдива, когда речь заходит о фотографии 51 и её важности. «Уотсон говорит [в «Двойной спирали»], что только тогда она осознала, что существует форма А и форма Б… но Франклин говорила об этом в конце 1951 года, и они с Уилкинсом открыто обсуждали это», — говорит Комфорт. «Я думаю, что он писал так, будто фотография была волшебным ключом, потому что это было хорошее описание открытия, которое позволило ему обобщить и донести до людей чрезвычайно сложную, высокотехничную науку».

Понимание Франклином структуры ДНК

Комфорт также отвергает идею о том, что Франклин, опытный кристаллограф, не понимала значения рентгеновского дифракционного изображения, которое она и Гослинг получили для B-формы ДНК 10 месяцев назад. «Она была слишком хороша для этого», — говорит он.

На самом деле в то время Франклин была больше сосредоточена на форме ДНК A и собиралась уйти из Королевского колледжа, чтобы устроиться на новую работу в Биркбек-колледж, также расположенный в Лондоне. Однако перед уходом Франклин завела новый лабораторный журнал, в котором делала заметки о форме ДНК B.

Судя по заметкам Франклин, к концу февраля 1953 года она не только пришла к выводу, что ДНК имеет спиральную структуру, вероятно, состоящую из двух нитей, но и осознала, что входящие в состав нуклеотиды, или основания, на каждой нити связаны таким образом, что нити являются комплементарными, что позволяет молекуле легко воспроизводиться. «Коллега Франклин Аарон Клуг проанализировал её исследовательские заметки и сказал, что Франклин была «в двух шагах» от двойной спирали, — говорит Комфорт. — Если бы у неё было ещё пару месяцев, она бы точно её открыла».

И Уилкинс, и Франклин (вместе с Гослингом) опубликовали отдельные статьи в том же выпуске журнала Nature за апрель 1953 года, в значительной степени поддержав модель структуры ДНК Уотсона и Крика. Самое раннее представление о двойной спирали в июне того же года было подписано авторами всех трёх статей, что позволяет предположить, как отмечают Комфорт и Кобб в своей статье, что открытие ДНК в то время рассматривалось как результат совместных усилий, а не только как триумф Уотсона и Крика.

В полной мере оценить вклад Франклин

В течение следующих пяти лет Франклин возглавлял группу исследователей, изучавших рибонуклеиновую кислоту, или РНК, в таких вирусах, как полиомиелит и вирус табачной мозаики (TMV). У Франклин в 1956 году был диагностирован рак яичников, и она продолжала свою работу за несколько дней до своей смерти в апреле 1958 года. Франклин также поддерживала регулярные контакты с Уотсоном и Криком после того, как она покинула Королевский колледж, даже подружившись с Криком и его женой Одиль.

Несправедливое исключение Франклин из числа лауреатов Нобелевской премии в сочетании с явно сексистским изображением Уотсон в «Двойной спирали» привело к тому, что многие стали считать её жертвой шовинизма и предательства. Более сложный взгляд на события показывает, что учёная внесла равный вклад в открытие структуры ДНК, а также стала первопроходцем в важнейшей области вирусологии.