Maurice Wilkins - Maurice Wilkins

Maurice Wilkins

Maurice HF Wilkins.jpg
Maurice Wilkins s jednou z kamer, které vyvinul speciálně pro rentgenové difrakční studie na King's College London
narozený
Maurice Hugh Frederick Wilkins

( 1916-12-15 )15.prosince 1916
Pongaroa , Nový Zéland
Zemřel 05.10.2004 (2004-10-05)(ve věku 87)
Vzdělávání Škola krále Edwarda, Birmingham
Alma mater University of Cambridge (MA)
University of Birmingham (PhD)
Známý jako Rentgenová difrakce, DNA
Manžel / manželka Ruth Wilkins (div.)
Patricia Ann Chidgey
( M.  1959)
Děti 5
Ocenění
Vědecká kariéra
Pole Biofyzika
Fyzika
Instituce King's College London
University of Birmingham
University of California, Berkeley
University of St Andrews
Teze Zákony rozpadu fosforescence a elektronické procesy v pevných látkách  (1940)
Doktorský poradce John Randall

Maurice Hugh Frederick Wilkins CBE FRS (15. prosince 1916-5. října 2004) byl britský biofyzik a nositel Nobelovy ceny narozený na Novém Zélandu, jehož výzkum zahrnoval více oblastí fyziky a biofyziky, což přispívá k vědeckému poznání fosforescence , separace izotopů , optické mikroskopie a Rentgenová difrakce a vývoj radaru . On je nejlépe známý pro jeho práci na King's College v Londýně na struktuře DNA .

Wilkinsova práce na DNA spadá do dvou odlišných fází. První byl v letech 1948–1950, kdy jeho počáteční studie vytvořily první jasné rentgenové snímky DNA, které představil na konferenci v Neapoli v roce 1951 za účasti Jamese Watsona . Během druhé fáze, 1951–52, Wilkins vytvořil čiré obrázky ve tvaru „B“ ve tvaru „X“ ze spermií chobotnic, obrázky, které poslal Jamesovi Watsonovi a Francisi Crickovi , což přimělo Watsona napsat „Wilkins ... získal mimořádně vynikající X- paprskové difrakční fotografie "[DNA].

V roce 1953 Wilkinsův koordinátor skupiny Sir John Randall pověřil Raymonda Goslinga, aby předal Wilkinsovi vysoce kvalitní obraz DNA „B“ ( foto 51 ), který Raymond Gosling vytvořil v roce 1952, načež jeho nadřízený Rosalind Franklin „uvedl stranou “, když odcházela z King's College London. Wilkins to ukázal Watsonovi. Tento obrázek spolu s vědomím, že Linus Pauling navrhl nesprávnou strukturu DNA, „zmobilizoval“ Watsona a Cricka, aby restartovali stavbu modelu. S dalšími informacemi z výzkumných zpráv Wilkinse a Franklina, získaných prostřednictvím Maxe Perutze , Watson a Crick v roce 1953 správně popsali strukturu DNA s dvojitou šroubovicí.

Wilkins pokračoval v testování, ověřování a provádění významných oprav modelu Watson -Crick DNA a ve studiu struktury RNA. Wilkins, Crick a Watson získali v roce 1962 Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu „za objevy týkající se molekulární struktury nukleových kyselin a jejího významu pro přenos informací v živém materiálu“.

raný život a vzdělávání

Památník Maurice Wilkins, Main Street, Pongaroa, Nový Zéland

Wilkins se narodil v Pongaroa na Novém Zélandu, kde jeho otec Edgar Henry Wilkins byl lékařem. Jeho rodina pocházela z Dublinu, kde jeho dědečkové z otcovy a matčiny strany byli ředitelem dublinské střední školy a náčelníkem policie. Wilkinsovi se přestěhovali do Birminghamu v Anglii, když bylo Mauriceovi 6. Později navštěvoval Wylde Green College a poté v letech 1929 až 1934 odešel do školy krále Edwarda v Birminghamu .

Wilkins šel na St John's College, Cambridge v roce 1935; studoval tripy přírodních věd se specializací na fyziku a získal bakalářský titul v roce 1938. Mark Oliphant , který byl jedním z Wilkinsových instruktorů v St. John's, byl jmenován předsedou fyziky na univerzitě v Birminghamu , a jmenoval Johna Randalla do svého štábu. Wilkins se stal doktorandem Randalla na univerzitě v Birminghamu . V roce 1945 vydali ve sborníku Královské společnosti čtyři články o fosforescenci a elektronových pastech. Wilkins získal doktorát za tuto práci v roce 1940.

Kariéra a výzkum

Poválečné roky: 1945–1950

Během druhé světové války Wilkins vyvinul vylepšené radarové obrazovky v Birminghamu, poté pracoval na oddělení izotopů na projektu Manhattan na Kalifornské univerzitě v Berkeley v letech 1944–45.

Mezitím byl Randall jmenován předsedou fyziky na univerzitě v St. Andrews . V roce 1945 jmenoval Wilkinse asistentem ve svém oddělení na univerzitě v St. Andrews. Randall vyjednával s Radou pro lékařský výzkum (MRC) o zřízení laboratoře, která by aplikovala experimentální metody fyziky na problémy biologie. Kombinace těchto oborů jako biofyziky byla nová myšlenka. MRC řekla Randallovi, že to musí být provedeno na jiné univerzitě. V roce 1946 byl Randall jmenován profesorem fyziky Wheatstone, zodpovědným za celé oddělení fyziky na King's College v Londýně, s financováním zřízení jednotky biofyziky. Přivedl s sebou Wilkinse jako zástupce ředitele jednotky. Jmenovali tým vědců vyškolených ve fyzikálních i biologických vědách. „Filozofií řízení“ bylo prozkoumat používání mnoha technik souběžně, zjistit, které vypadají slibně, a poté se na ně zaměřit. Wilkins, vědec s nejrozmanitějšími zkušenostmi z fyziky a zástupce ředitele jednotky, měl kromě přímého zapojení do svých osobních výzkumných projektů, které zahrnovaly nové typy optické mikroskopie, obecný dohled nad různými projekty. King's College získala finanční prostředky na vybudování zcela nových fyzikálních a technických oddělení, kde byly klenby pod předhradím úrovně College zničeny bombami během války. Biofyzikální jednotka, několik dalších experimentálních fyzikálních skupin a teoretická skupina se nastěhovaly v prvních měsících roku 1952. Laboratoře byly formálně otevřeny lordem Cherwellem dne 27. června. Wilkinsův článek pro Nature popsal obě oddělení v souladu s jeho vůdčí rolí a prestiží v rámci celé školy.

DNA - první fáze

Na King's College se Wilkins mimo jiné věnoval rentgenové difrakční práci na spermatu berana a DNA, které švýcarský vědec Rudolf Signer získal z telecího brzlíku . DNA ze Signerovy laboratoře byla mnohem neporušenější než DNA, která byla předtím izolována. Wilkins zjistil, že z tohoto koncentrovaného roztoku DNA, který obsahoval vysoce uspořádaná pole DNA vhodné pro produkci rentgenových difrakčních obrazců, bylo možné vyrobit tenké nitě. Pomocí pečlivě svázané skupiny těchto vláken DNA a udržování jejich hydratace Wilkins a postgraduální student Raymond Gosling získali rentgenové fotografie DNA, které ukázaly, že dlouhá, tenká molekula DNA ve vzorku od Signera měla pravidelnou krystalovou strukturu v těchto vláknech. Gosling později řekl: „Když ... Když jsem poprvé viděl všechny ty diskrétní difrakční skvrny ... objevující se na filmu ve vyvíjející se misce, byl to opravdu okamžik heuréky .... uvědomili jsme si, že pokud je genovým materiálem DNA, pak jsme právě ukázali že geny by mohly krystalizovat! " Tato počáteční rentgenová difrakční práce na King's College byla provedena v květnu nebo červnu 1950. Byla to jedna z rentgenových difrakčních fotografií pořízených v roce 1950, ukázaných na setkání v Neapoli o rok později, což vyvolalo zájem Jamese Watsona o DNA způsobující aby napsal „najednou jsem byl nadšený z chemie ..... Začal jsem přemýšlet, jestli by bylo možné, abych se připojil k Wilkinsovi při práci na DNA“. V té době Wilkins také seznámil Francise Cricka s významem DNA. Crick mu poradil, aby zapracoval na bílkovinách a řekl Wilkinsovi, „co byste měli udělat, je najít si dobrý protein“. Wilkins věděl, že správné experimenty na vláknech vyčištěné DNA budou vyžadovat lepší rentgenové vybavení. Wilkins si objednal novou rentgenku a novou mikrokameru. Randallovi také navrhl, aby brzy jmenovaná Rosalind Franklinová byla převedena z práce na řešeních bílkovin, aby se připojila k úsilí DNA.

V létě 1950 Randall zařídil tříleté výzkumné stipendium, které by financovalo Rosalind Franklin v jeho laboratoři. Franklin měla zpoždění při dokončení práce v Paříži. Koncem roku 1950 Randall napsal Franklinovi, aby ji informoval, že místo práce na proteinech by měla využít Wilkinsovy předběžné práce a že by měla provést rentgenové studie vláken DNA vyrobených ze Signerových vzorků DNA.

DNA Phase two 1951–52

Počátkem roku 1951 Franklin konečně dorazil. Wilkins byl pryč na dovolené a zmeškal úvodní schůzku, na které za něj stál Raymond Gosling spolu s Alexem Stokesem , který stejně jako Crick vyřešil základní matematiku, která by umožnila obecnou teorii toho, jak šroubovicové struktury rozptylují rentgenové paprsky. Několik měsíců nebyla v laboratoři provedena žádná práce na DNA; nová rentgenka seděla nevyužita a čekala na Franklina. Franklin skončila s DNA od Signera, Gosling se stala jejím doktorandem a měla očekávání, že práce na rentgenové difrakci DNA je její projekt. Wilkins se vrátil do laboratoře a očekával, že na druhé straně bude Franklin jeho spolupracovníkem a že budou spolupracovat na projektu DNA, který zahájil. Zmatek nad Franklinovou a Wilkinsovou rolí ve vztahu k úsilí o DNA (který se mezi nimi později vyvinul do značného napětí) lze jednoznačně přičíst Randallovi. Ve svém jmenovacím dopise řekl Franklinovi „pokud jde o experimentální rentgenové úsilí [o DNA], v tuto chvíli budete pouze vy a Gosling“. Randall však nikdy neinformoval Wilkinse o svém rozhodnutí dát Franklinovi výlučnou odpovědnost za úsilí o DNA a Wilkins se o dopisu dozvěděl až roky po Franklinově smrti. Později napsal: „Můj názor je velmi jasný: že Randall se velmi mýlil, když napsal Rosalind, že jí řekl, že jsme si se Stokesem přáli zastavit naši práci na DNA, aniž bychom se s námi poradili. Poté, co jsme s Raymondem [Goslingem] získali jasný krystalický X -ray pattern Byl jsem velmi dychtivý pokračovat v té práci ... Pokoušet se pochopit „co se vlastně stalo“, když velmi obdivuhodný vědec [Randall] modeluje sám sebe na Napoleona není snadné ... [ale ten dopis] jí velmi škodil a mně “.

V listopadu 1951 měl Wilkins důkazy o tom, že DNA v buňkách i purifikovaná DNA měla šroubovicovou strukturu. Alex Stokes vyřešil základní matematiku teorie spirálové difrakce a domníval se, že Wilkinsova rentgenová difrakční data naznačují šroubovicovou strukturu v DNA. Wilkins se setkal s Watsonem a Crickem a řekl jim o svých výsledcích. Tyto informace od Wilkinse spolu s dalšími informacemi získanými Watsonem, když slyšel Franklin mluvit o jejím výzkumu během výzkumného setkání King's College, stimulovaly Watsona a Cricka k vytvoření jejich prvního molekulárního modelu DNA, modelu s fosfátovými páteři ve středu. Když Franklin prohlížel model navrhované struktury, řekl Watsonovi a Crickovi, že je to špatně. Franklin to založil na dvou pozorováních. Za prvé, experimenty JM Gulland ukázalo, že ko- a NH 2 skupiny bází nemohly být titrována , a stejně tak pravděpodobně nedostupné. Za druhé, krystalografické důkazy ukázaly, že strukturní jednotky DNA byly postupně odděleny přidáním vody, což vedlo k vytvoření gelu a poté roztoku. Franklin věřil, že nejjednodušším vysvětlením je, že hydrofilní část molekuly je na vnější straně. Crick se pokusil přimět Wilkinse, aby pokračoval v dalším úsilí o molekulární modelování, ale Wilkins tento přístup nevyužil.

Začátkem roku 1952 zahájil Wilkins sérii experimentů na sépiových spermiích, které byly velmi povzbudivé. „Já ... mám mnohem jasnější vzorce než v předchozím roce ..... když jsem náhodou potkal [sira Williama Lawrencea] Bragga, ukázal jsem mu vzor [který] velmi jasně poskytl silný důkaz pro šroubovicovou strukturu DNA. ... ostré vzory spermií byly velmi inspirativní a měly zvláštní zájem, aby sperma byly skutečné živé objekty a ne jen čištěná DNA extrahovaná chemiky ze živého materiálu “. Wilkins se zvláště zajímal o to, zda živé vzorky poskytnou smysluplné rentgenové difrakční obrazce-jeho výsledky ukázaly, že by mohly.

V průběhu roku 1952 se Franklin také odmítl podílet na úsilí o molekulární modelování a pokračoval v práci na podrobné analýze jejích rentgenových difrakčních dat ( Pattersonova syntéza). Na jaře 1952 dostal Franklin od Randalla povolení požádat o převedení jejího společenství, aby mohla opustit King's College a pracovat v laboratoři Johna Bernala na Birkbeck College , rovněž v Londýně. Franklin zůstal na King's College až do poloviny března 1953.

Linus Pauling publikoval navrhovanou, ale nesprávnou strukturu DNA, čímž udělal stejnou základní chybu, jaké Watson a Crick udělali o rok dříve. Někteří z těch, kteří pracovali na DNA ve Spojeném království, se obávali, že Pauling rychle vyřeší strukturu DNA, jakmile rozpozná svou chybu a položí páteře nukleotidových řetězců na vnější stranu modelu DNA. Po březnu 1952 se Franklin soustředil na rentgenová data pro A-formu méně hydratované DNA, zatímco Wilkins se pokusil zapracovat na hydratované B-formě. Wilkins byl postižený, protože Franklin měl veškerou dobrou DNA. Wilkins dostal nové vzorky DNA, ale nebylo to tak dobré jako původní vzorek, který získal v roce 1950 a který Franklin nadále používal. Většina jeho nových výsledků byla pro biologické vzorky, jako jsou spermie, což také naznačovalo šroubovicovou strukturu DNA. V červenci 1952 Franklin oznámil jemu a Stokesovi, že díky jejím nejnovějším výsledkům zpochybnila šroubovicovou povahu A-formy.

Na začátku roku 1953 Watson navštívil King's College a Wilkins mu ukázal vysoce kvalitní obraz rentgenového difrakčního obrazce ve tvaru B, nyní označeného jako fotografie 51 , který Franklin vyrobil v březnu 1952. Wilkins ukázal tento obraz vytvořený Franklinem bez upozornění nebo obdržení povolení od hlavního vyšetřovatele, který obraz vytvořil. S vědomím, že Pauling pracoval na DNA a předložil model DNA k publikaci, Watson a Crick vyvinuli ještě koncentrovanější úsilí o odvození struktury DNA. Prostřednictvím Maxe Perutze , vedoucího jeho diplomové práce, Crick získal přístup ke zprávě o pokroku z King's College, která obsahovala užitečné informace od Franklina o vlastnostech DNA, které odvodila z údajů o rentgenové difrakci. Watson a Crick publikovali svou navrhovanou dvojšroubovicovou strukturu DNA v článku v časopise Nature v dubnu 1953. V tomto příspěvku Watson a Crick uznali, že byli „stimulováni ... nepublikovanými výsledky a nápady“ Wilkinse a Franklina.

První kniha Watson-Crick se objevila v Nature 25. dubna 1953. Členové laboratoří Cambridge a King's College souhlasili, že ohlásí svou propojenou práci ve třech dokumentech s nepřetržitým stránkováním v přírodě .

Sir Lawrence Bragg, ředitel laboratoře Cavendish , kde Watson a Crick pracovali, hovořil ve čtvrtek 14. května 1953 na lékařské škole Guy's Hospital Medical School v Londýně, která vyústila v článek Ritchieho Caldera v News Chronicle of London, v pátek 15. Květen 1953 s názvem „Proč jste vy. Bližší tajemství života“. Zpráva se dostala ke čtenářům The New York Times další den; Victor K. McElheny při zkoumání své biografie o Watsonovi, Watsonovi a DNA: Making a Scientific Revolution našel výstřižek šest odstavcového článku New York Times psaného z Londýna a datovaného 16. května 1953 s titulkem „Forma„ jednotky života 'v buňce je naskenováno. " Článek vyšel v rané edici a poté byl stažen, aby se vytvořil prostor pro zprávy, které jsou považovány za důležitější. (The New York Times následně vydal delší článek dne 12. června 1953). Vysokoškolácké noviny Varsity na Cambridgeské univerzitě rovněž vydaly vlastní krátký článek o objevu v sobotu 30. května 1953. Braggovo původní oznámení na konferenci Solvay o bílkovinách v Belgii dne 8. dubna 1953 zůstalo v tisku nehlášeno.

Post-1953

V návaznosti na úvodní sérii publikací z roku 1953 o struktuře DNA s dvojitou šroubovicí pokračoval Wilkins ve výzkumu jako vedoucí týmu, který provedl řadu pečlivých experimentů s cílem stanovit helikální model jako platný pro různé biologické druhy i v živých systémech. stanovit univerzálnost struktury dvojité šroubovice. V roce 1955 se stal zástupcem ředitele oddělení biofyziky MRC v King's a v letech 1970 až 1972 se stal ředitelem jednotky Randall.

Ocenění a vyznamenání

Plaketa připomínající Maurice Wilkinse a jeho objev, pod památníkem, Pongaroa, Nový Zéland

Wilkins byl v roce 1959 zvolen členem Královské společnosti (FRS) a v roce 1964 členem EMBO .

V roce 1960 on byl představován s American Public Health Association ‚s Albert Lasker Award av roce 1962 byl proveden Nositel Řádu britského impéria. Také v roce 1962 sdílel Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu s Watsonem a Crickem za objev struktury DNA.

V letech 1969 až 1991 byl Wilkins zakládajícím prezidentem Britské společnosti pro sociální odpovědnost ve vědě .

V roce 2000 King's College London otevřela budovu Franklin-Wilkins na počest práce doktora Franklina a profesora Wilkinse na vysoké škole.

Formulace na soše DNA (darovanou Jamesem Watsonem) mimo Thirkill Court Clare College , Cambridge, Anglie je

a) na základně:

i) "Tato vlákna se rozpadají během reprodukce buněk. Geny jsou zakódovány v sekvenci bází."
ii) „Model dvojité šroubovice byl podpořen prací Rosalind Franklin a Maurice Wilkins.“

b) na šroubovicích:

i) "Struktura DNA byla objevena v roce 1953 Francisem Crickem a Jamesem Watsonem, zatímco Watson zde žil v Clare."
ii) "Molekula DNA má dvě šroubovicová vlákna, která jsou spojena páry párů adenin - thymin nebo guanin - cytosin."

Zahájeno v roce 2002 jako Centrum molekulárního biologického objevu na univerzitě v Aucklandu , v roce 2006 bylo přejmenováno na Maurice Wilkins Center.

Osobní život

Wilkins byl dvakrát ženatý. Jeho první manželka Ruth byla studentkou umění, se kterou se setkal, když byl v Berkeley. Jejich manželství skončilo rozvodem a Ruth po rozvodu porodila syna Wilkinse. Wilkins si vzal druhou manželku Patricii Ann Chidgeyovou v roce 1959. Měli čtyři děti, Sarah, George, Emily a Williama. Jeho vdova Patricia a děti z jejich manželství ho přežily.

V letech před druhou světovou válkou byl protiválečným aktivistou a připojil se k protiválečné skupině Cambridge Scientists . Připojil se ke komunistické straně až do invaze Sovětské armády do Polska v září 1939. Dříve klasifikované dokumenty britské bezpečnostní služby odhalují, že Wilkins se dostal do podezření z úniku atomových tajemství. Soubory vydané v srpnu 2010 naznačují, že Wilkinsovo sledování skončilo v roce 1953. „Po válce jsem přemýšlel, co budu dělat, protože jsem byl velmi znechucen svržením dvou bomb na civilní centra v Japonsku,“ řekl britskému rádiu Encounter. program v roce 1999.

Wilkins vydal svou autobiografii Třetí muž dvojité šroubovice v roce 2003.

Reference

Knihy s Maurice Wilkinsem

  • James D. Watson, Komentovaná a ilustrovaná dvojitá šroubovice , editoval Alexander Gann a Jan Witkowski (2012) Simon & Schuster, ISBN  978-1-4767-1549-0 .

externí odkazy