Введение

Британский биофизик, родившийся в Новой Зеландии.

Премия Ласкера (1960)
Нобелевская премия по физиологии или медицине (1962)
Членство в EMBO (1964) – британский биофизик и лауреат 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 над структурой ДНК. Работа Уилкинса над ДНК делится на два отчетливых этапа. Первый – в 1948–1950 годах, когда его первоначальные исследования привели к получению первых четких рентгеновских снимков ДНК, которые он представил на конференции в Неаполе в 1951 году, в которой участвовал Джеймс Уотсон. На втором этапе, в 1951–1952 годах, Уилкинс получил четкие X-образные снимки ДНК в форме "B", полученные из спермы кальмара, которые он отправил Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику, что побудило Уотсона написать: «Уилкинс получил исключительно превосходные рентгенодифракционные снимки [ДНК]». В 1953 году руководитель группы Уилкинса сэр Джон Рэндалл поручил Реймонду Гослингу передать Уилкинсу высококачественный снимок ДНК формы "B" (Фото 51), который Гослинг сделал в 1952 году, после чего его научный руководитель Розалинд Франклин «отложила его», когда она покидала Королевский колледж Лондона. Уилкинс показал его Уотсону. Этот снимок, а также знание о том, что Линус Полинг предложил неверную структуру ДНК, «побудили» Уотсона и Крика возобновить построение модели. С дополнительной информацией из исследовательских отчетов Уилкинса и Франклина, полученной через Макса Перуца, Уотсон и Крик правильно описали двойную спиральную структуру ДНК в 1953 году. Уилкинс продолжал тестировать, проверять и вносить существенные коррективы в модель ДНК Уотсона и Крика, а также изучать структуру РНК. Уилкинс, Крик и Уотсон были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1962 году «за их открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и ее значения для передачи информации в живых организмах».

Ранние годы и образование

Уилкинс родился в Понгароа, Новая Зеландия, где его отец, Эдгар Генри Уилкинс, работал врачом. Его старшая сестра была переводчицей и поэтессой Эйтн Уилкинс. Его семья переехала из Дублина, где его дед по отцовской линии был директором Дублинской средней школы, а дед по материнской линии – начальником полиции. Когда Морису было шесть лет, семья Уилкинсов переехала в Бирмингем, Англия. Позже он учился в колледже Уайлд Грин, а затем в школе короля Эдварда в Бирмингеме с 1929 по 1934 год. В 1935 году Уилкинс поступил в колледж Святого Иоанна в Кембридже, где изучал естественные науки со специализацией в физике и в 1938 году получил степень бакалавра искусств. Марк Олифант, один из преподавателей Уилкинса в колледже Святого Иоанна, был назначен на должность профессора физики в Бирмингемском университете и пригласил Джона Рэндалла в свой штат. Уилкинс стал аспирантом Рэндалла в Бирмингемском университете. В 1945 году они опубликовали четыре статьи в журнале Proceedings of the Royal Society, посвященные фосфоресценции и электронным ловушкам. Уилкинс получил степень доктора философии за эту работу в 1940 году.

Послевоенные годы: 19451950

Во время Второй мировой войны Уилкинс разработал улучшенные радарные экраны в Бирмингеме, затем работал над разделением изотопов в Манхэттенском проекте в Калифорнийском университете в Беркли в течение 1944–45 годов. Тем временем Рэндалл был назначен на должность профессора физики в Университете Сент-Эндрюса. В 1945 году он назначил Уилкинса ассистентом преподавателя в своем отделе в Университете Сент-Эндрюса. Рэндалл вел переговоры с Советом медицинских исследований (MRC) о создании лаборатории для применения экспериментальных методов физики к проблемам биологии. Сочетание этих дисциплин в биофизике было новой идеей. MRC сообщил Рэндаллу, что это необходимо сделать в другом университете. В 1946 году Рэндалл был назначен профессором физики Уитстоуна, возглавившим весь физический факультет Королевского колледжа в Лондоне, с финансированием для создания подразделения биофизики. Он пригласил Уилкинса с собой в качестве помощника директора подразделения. Они набрали команду ученых, подготовленных как в области физики, так и в области биологии. "Управленческая философия" заключалась в параллельном изучении множества методов, выявлении наиболее перспективных и последующей концентрации на них. Уилкинс, как ученый с самым широким опытом в физике и помощник директора подразделения, осуществлял общий надзор за различными проектами, помимо непосредственного участия в своих исследовательских проектах, включавших новые типы оптической микроскопии. Королевский колледж получил финансирование на строительство совершенно новых физических и инженерных факультетов, где бомбардировки во время войны разрушили хранилища под территорией колледжа на уровне Странд. В течение первых месяцев 1952 года в подразделение начали переезжать биофизики, несколько экспериментальных групп физиков и теоретическая группа. Лаборатории были официально открыты лордом Червелем 27 июня. Статья Уилкинса в журнале Nature описывала оба факультета, что соответствовало его руководящей роли и престижу в колледже в целом.

ДНК Первая фаза

В Королевском колледже Уилкинс, помимо прочего, занимался рентгенодифракционными исследованиями спермы барана и ДНК, полученной из телячьего тимуса швейцарским ученым Рудольфом Сигнером. ДНК из лаборатории Сигнера была значительно более цельной, чем ранее выделенная ДНК. Уилкинс обнаружил, что из этого концентрированного раствора ДНК можно получать тонкие нити, содержащие высокоупорядоченные массивы ДНК, пригодные для получения рентгенодифракционных картин. Используя плотно скрученный пучок этих ДНК-нитей и поддерживая их во влажном состоянии, Уилкинс и аспирант Раймонд Гослинг получили рентгеновские снимки ДНК, которые показали, что длинная, тонкая молекула ДНК в образце от Сигнера имела регулярную, кристаллоподобную структуру в этих нитях. Гослинг позже вспоминал: «Когда я впервые увидел эти отдельные дифракционные пятна, проявляющиеся на пленке в проявляющей ванне, это был настоящий момент «эврики» – мы поняли, что если ДНК является генетическим материалом, то мы только что показали, что гены могут кристаллизоваться!» Эта первоначальная работа по рентгенодифракции в Королевском колледже была проведена в мае или июне 1950 года. Одна из рентгенодифракционных фотографий, сделанных в 1950 году и представленных на конференции в Неаполе годом позже, вызвала интерес Джеймса Уотсона к ДНК, побудив его написать: «Внезапно я увлекся химией. Я начал задумываться, возможно ли мне присоединиться к Уилкинсу в работе над ДНК». В то же время Уилкинс познакомил Фрэнсиса Крика с важностью ДНК. Крик посоветовал ему заняться белками, сказав Уилкинсу: «Вам следует найти хороший белок для работы». Уилкинс понимал, что для проведения корректных экспериментов с нитями очищенной ДНК потребуется более совершенное рентгеновское оборудование. Он заказал новую рентгеновскую трубку и новую микрокамеру. Он также предложил Рэндаллу перевести Розалинду Франклин, которую вскоре должны были назначить, с работы над белковыми растворами к исследованиям ДНК. Летом 1950 года Рэндалл организовал трехлетнюю исследовательскую стипендию, которая финансировала 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 белками она должна воспользоваться предварительными результатами Уилкинса и заняться рентгеновскими исследованиями ДНК-волокон, изготовленных из образцов ДНК, предоставленных Сигнером.

Вторая фаза ДНК 1951-52

В начале 1951 года Франклин наконец прибыл. Уилкинс был в отпуске и пропустил первоначальную встречу, на которой Раймонд Гослинг заменил его вместе с Алексом Стоуксом, который, как и Крик, должен был решить основные математические задачи, необходимые для создания общей теории того, как спиральные структуры дифрагируют рентгеновские лучи. В лаборатории несколько месяцев не проводилось никаких работ по ДНК; новая рентгеновская трубка простаивала, ожидая Франклина. Франклин получил ДНК от Сигнера, Гослинг стал его аспирантом, и он ожидал, что работа по рентгенодифракционному анализу ДНК будет его проектом. Уилкинс вернулся в лабораторию, ожидая, с другой стороны, что Франклин будет его соавтором и что они будут работать вместе над проектом по ДНК, который он начал. Однако Рэндалл так и не сообщил Уилкинсу о своем решении передать Франклину полную ответственность за исследования ДНК, и Уилкинс узнал о письме лишь спустя годы после смерти Франклина. Позже он писал: «Мое мнение совершенно ясно: Рэндалл поступил очень неправильно, написав Розалинд, что мы с Стоуксом хотим прекратить нашу работу над ДНК, не посоветовавшись с нами. После того как мы с Рэймондом [Гослингом] получили четкий кристаллический рентгеновский паттерн, я очень хотел продолжить эту работу. Попытка понять, «что на самом деле произошло», когда весьма достойный ученый [Рэндалл] подражает Наполеону, нелегка, [но письмо] было очень разрушительным для нее и для меня». К ноябрю 1951 года Уилкинс получил доказательства того, что ДНК как в клетках, так и в очищенном виде имеет спиральную структуру. Алекс Стоукс решил основные математические вопросы теории спиральной дифракции и предположил, что данные рентгенодифракционного анализа Уилкинса указывают на спиральную структуру ДНК. Уилкинс встретился с Уотсоном и Криком и рассказал им о своих результатах. Эта информация от Уилкинса, а также дополнительные сведения, полученные Уотсоном, когда он услышал, как Франклин обсуждает свои исследования во время научной встречи в Королевском колледже, побудили Уотсона и Крика создать их первую молекулярную модель ДНК, модель с фосфатным остовом в центре. Осмотрев модель предлагаемой структуры, Франклин сказал Уотсону и Крику, что она неверна. Франклин основывала это на двух наблюдениях. Во-первых, эксперименты Дж. М. Гулланда показали, что группы CO и NH2 оснований не поддаются титрованию и, следовательно, вероятно, были недоступны. Во-вторых, кристаллографические данные показали, что структурные единицы ДНК постепенно разделяются при добавлении воды, что приводит к образованию геля, а затем раствора. Франклин считала, что наиболее простое объяснение этого заключается в том, что гидрофильная часть молекулы находится снаружи. Крик попытался убедить Уилкинса продолжить дополнительные усилия по молекулярному моделированию, но Уилкинс не стал прибегать к такому подходу. В начале 1952 года Уилкинс начал серию экспериментов со спермой каракатицы, которые были весьма обнадеживающими. «Я получил гораздо более четкие паттерны, чем в прошлом году, когда случайно встретил [сэра Уильяма Лоуренса] Брэгга и показал ему паттерн, [который] очень четко предоставил убедительные доказательства спиральной структуры ДНК. Четкие паттерны спермы были очень вдохновляющими и представляли особый интерес, поскольку сперма была реальным живым объектом, а не просто очищенной ДНК, извлеченной химиками из живого материала». Уилкинса особенно интересовало, дадут ли живые образцы значимые рентгенодифракционные паттерны, и его результаты показали, что да. В 1952 году Франклин также отказалась участвовать в молекулярном моделировании и продолжила работу над пошаговым детальным анализом своих данных рентгенодифракционного анализа (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 Birkbeck College, также в Лондоне. Франклин оставалась в Королевском колледже до середины марта 1953 года. Линус Полинг опубликовал предложенную, но неверную структуру ДНК, совершив ту же основную ошибку, которую Уотсон и Крик совершили годом ранее. Некоторые из тех, кто работал над ДНК в Великобритании, опасались, что Полинг быстро решит структуру ДНК, как только он признает свою ошибку и поместит основы нуклеотидных цепей на внешнюю сторону модели ДНК. После марта 1952 года Франклин сосредоточилась на рентгеновских данных формы А, менее гидратированной ДНК, в то время как Уилкинс пытался работать с гидратированной формой B. Уилкинс был в невыгодном положении, поскольку Франклин обладала всей хорошей ДНК. Уилкинс получил новые образцы ДНК, но они были не такими хорошими, как исходный образец, полученный им в 1950 году, который продолжала использовать Франклин. Большинство его новых результатов были получены для биологических образцов, таких как сперматозоиды, которые также указывали на спиральную структуру ДНК. В июле 1952 года Франклин сообщила ему и Стоуксу, что ее последние результаты заставили ее усомниться в спиральной природе формы А. В начале 1953 года Уотсон посетил Королевский колледж, и Уилкинс показал ему высококачественное изображение рентгенодифракционной картины формы B, теперь идентифицированной как фотография 51, которую Франклин сделала в марте 1952 года. Уилкинс показал это изображение, сделанное Франклином, не уведомив и не получив разрешения от руководителя проекта, который его создал. Зная, что Полинг работает над ДНК и представил модель ДНК для публикации, Уотсон и Крик предприняли еще одну целенаправленную попытку вывести структуру ДНК. Через Макса Перуца, своего научного руководителя, Крик получил доступ к отчету о ходе работы из Королевского колледжа, который содержал полезную информацию от Франклина о характеристиках ДНК, которые она вывела из своих данных рентгенодифракционного анализа. 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 были «стимулированы неопубликованными результатами и идеями» Уилкинса и Франклина. Первая статья Уотсона и Крика появилась в Nature 25 апреля 1953 года. Члены лабораторий Кембриджа и Королевского колледжа договорились опубликовать свои взаимосвязанные работы в трех статьях с непрерывной нумерацией страниц в Nature. Сэр Лоуренс Брэгг, директор Кавендишской лаборатории, где работали Уотсон и Крик, выступил с докладом в медицинском училище Гая в Лондоне в четверг, 14 мая 1953 года, который привел к статье Ритчи Кальдера в News Chronicle of London от пятницы, 15 мая 1953 года, под названием «Почему вы — это вы. Ближе к тайне жизни». Эта новость достигла читателей The New York Times на следующий день; Виктор К. МакЭлхени, исследуя свою биографию Уотсона, «Уотсон и ДНК: совершение научной революции», обнаружил вырезку из шести абзацев статьи The New York Times, написанной из Лондона и датированной 16 мая 1953 года, с заголовком «Форма «живой единицы» в клетке сканируется». Статья вышла в раннем издании, а затем была отозвана, чтобы освободить место для новостей, которые считались более важными. (The New York Times впоследствии опубликовала более длинную статью 12 июня 1953 года). Студенческая газета Кембриджского университета Varsity также опубликовала свою короткую статью об открытии в субботу, 30 мая 1953 года. Первоначальное объявление Брэгга на конференции Сольве по белкам в Бельгии 8 апреля 1953 года осталось без внимания прессы.

После 1953 года

После первой серии публикаций 1953 года, посвященных структуре двойной спирали ДНК, Уилкинс продолжил исследования, возглавляя группу, которая провела ряд скрупулезных экспериментов для подтверждения достоверности спиральной модели для различных биологических видов и в живых системах, тем самым установив универсальность структуры двойной спирали.

Личная жизнь

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 уже после развода. В 1959 году Уилкинс женился на Патриции Энн Чиджи. У них было четверо детей: Сара, Джордж, Эмили и Уильям. Его вдова Патриция и дети от этого брака пережили его. Ранее засекреченные документы британских спецслужб свидетельствуют о том, что Уилкинса подозревали в передаче атомных секретов. В документах, опубликованных в августе 2010 года, указано, что наблюдение за Уилкинсом прекратилось к 1953 году. "После войны я размышлял о том, чем займусь, поскольку был глубоко возмущен сбросом двух бомб на гражданское население Японии", – заявил он в 1999 году в британской радиопрограмме Encounter. В 2003 году Уилкинс опубликовал свою автобиографию под названием «Третий человек двойной спирали».