CC BY
266
Розалинд Франклин - леди ДНК
И.В. Опимах
Издательство «Бином. Лаборатория знаний», Москва, Россия
Открытие структуры молекулы ДНК стало одним из главных достижений науки ХХ века. Статья посвящена истории этого выдающегося открытия и неоценимому вкладу, который в него внесла Розалинд Франклин.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Розалинд Франклин, структура молекулы ДНК, рентгеновская дифракция, дифрактограммы, «Фотография №51».
Открытие структуры ДНК определило развитие всего комплекса наук о живом - биологии, генетики, медицины. Недаром оно было отмечено в 1962 году Нобелевской премией. Ее получили «за открытия в области молекулярной структуры нуклеиновых кислот и определение их роли для передачи информации в живой материи» трое мужчин - Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик и Морис Уилкинс. Сегодня мало кто помнит, что, вероятно, это открытие было бы сделано позже, если бы не одна женщина, безгранично преданная науке и, к сожалению, не дожившая до того волнующего дня 1962 года...
Женщинам, решившим посвятить себя науке, всегда приходилось доказывать мужчинам, что они, женщины, тоже что-то могут. С мужским шовинизмом сталкивались многие представительницы прекрасного пола. К примеру, мадам дю Шатле, подруга Вольтера, написав диссертацию «О природе и распространении пламени», не получила премию Французской академии (она досталась Леонарду Эйлеру и еще двоим ученым). Правда, жюри похвально отозвалось о работе, отметив, что она была подана знатной дамой маркизой дю Шатле. Способности и деяния маркизы были поразительны, недаром ее называли Венерой-Ньютоном. Однако она не стала членом Академии, потому что двери этого почтенного учреждения были закрыты для прекрасной половины человечества еще более ста лет.
Казалось бы, уж кто более заслуживал признания, чем Мария Склодовская-Кюри за свои открытия радия и радиоактивности, но и ей не удалось стать членом Академии - вместо нее выбрали чистокровного француза и посредственного ученого Эдуарда Бранли.
Грустная участь постигла и другую невероятно талантливую женщину - Розалинд Франклин, сыгравшую важнейшую роль в открытии строения ДНК, но при этом почти полностью заслоненную своими коллегами-мужчинами.
Розалинд Франклин
Розалинд Франклин родилась в Лондоне 25 июля 1920 года. Ее отец, весьма успешный банкир Эллис Артур Франклин (1894-1964), пользовался большим авторитетом в лондонском финансовом мире, а мать, Мюриэль Фрэнсис Уэйли (1894-1976), вполне соответствовала по духу своему умному, ироничному супругу. В их большой сплоченной семье росли пятеро детей. Розалинд была вторым ребенком и старшей дочерью.
Клан Франклинов играл большую роль в британских политических кругах и по праву гордился своими выдающимися представителями. Дядя отца Розалинд, Герберт Самуэль, (позднее виконт Саму-эль), в 1916 году занимал пост министра внутренних
89
<
о о а. с о ш
к
а. о н
о
90
о. О ш _0 ш
X
ш
о ^
О X
X
ш
о
X
а ш
дел, став первым евреем (не считая Дизраэли), добившимся таких успехов в карьере. Кроме того, он был первым Верховным комиссаром Великобритании в подмандатной Палестине. Тетя Розалинд, Хелен Кэролин Франклин, вышла замуж за Нормана де Маттос Бентвича, генерального прокурора Великобритании в подмандатной Палестине. Сама же леди Хелен активно работала в профсоюзной организации, боролась за предоставление женщинам равного с мужчинами избирательного права, а позднее стала членом Совета Лондонского графства. В годы войны семейство Франклин помогало евреям, бежавшим от нацизма. Надо заметить, что Франклины оказывали финансовую поддержку колледжу для рабочих. Отец Розалинд, Эллис Франклин, даже преподавал там по вечерам теорию электричества, магнетизм и историю Первой мировой войны, а потом стал заместителем директора школы. Наверное, он много рассказывал о науке и своим детям и наверняка делал это очень увлекательно - недаром Розалинд со школьных лет полюбила точные науки. Вот в такой семье, где главным считалось служение родине, просвещение и гуманитарные ценности, росла будущая исследовательница ДНК...
Конечно, Франклины-старшие понимали, как важно дать детям хорошее образование, а потому маленькую Розалинд отправили учиться в престижную школу Святого Павла - учебное заведение для юных аристократок, совсем непохожее на большинство тогдашних школ для девочек. Акцент здесь делался не на рисование, музыку и домоводство, а на науки, причем преподавали их не простые учителя, а настоящие профессионалы, умевшие увлечь своим предметом даже самые ленивые умы. Окончив обучение, Розалинд поступила в другое элитное заведение - лондонскую Коллегиальную школу. Там она проявила способности в естественных науках, латыни и спорте. И там же Розалинд поняла - больше всего в жизни ей интересны физика и химия, ведь они дают возможность понять, как устроен мир...
В 1938 году она поступила в Ньюнхем-колледж в Кембридже, который окончила в 1941 году с отличием, но без академической степени. В те времена девушкам ее просто не присуждали, несмотря на то, что многие выпускницы были подчас достойны ее гораздо больше, чем выпускники-мужчины. (Только в 1947 году в Кембридже девушкам, закончившим университетский курс и защитившим диплом, стали присуждать степени магистра и бакалавра).
1941 год. Мир охвачен самой страшной войной в истории человечества, и Розалинд, дочь своих родителей, считает, что ее долг - сделать что-то на благо родины. Одной из самых важных тогда, как и сейчас, была проблема топлива. Розалинд поступает на работу в Британскую исследовательскую ассоциацию по
использованию угля в Кингстоне-на-Темзе. Под руководством будущего нобелевского лауреата Р.Г.В. Нор-риша она с увлечением изучает пористую структуру угля. Ее исследования в дальнейшем помогли при создании высокопрочного углеродного волокна и легли в основу ее диссертации «Физическая химия твердых органических коллоидов на примере угля и связанных с ним материалов».
Осенью 1946 года на конференции Адриенна Уэйл, одна из кембриджских учителей Розалинд, представила ее Марселю Матье, директору парижского Национального Центра научных исследований. Тот помог Розалинд получить место у Жака Меринга в парижской центральной химической лаборатории.
То были первые послевоенные годы. Париж, несмотря на разруху и лишения, изо всех сил старался забыть войну. Юная, очаровательная Розалинд, хотя и немного по-английски замкнутая, быстро расцвела в обществе галантных французов, стремившихся компенсировать радости бытия, упущенные за годы войны. Получая щедрые субсидии от родителей, Роза-линд могла ни в чем себе не отказывать: она плавала в бассейне, каталась на горных лыжах, посещала показы мод, тщательно выбирала туалеты, осваивала кулинарное искусство и устраивала вечеринки, на которых демонстрировала свои успехи. Но при этом много и плодотворно работала.
Меринг занимался рентгеновской кристаллографией. Именно он научил Розалинд, как исследовать структуру кристаллических и аморфных веществ с помощью рентгеновского излучения - вместе они изучали углерод в различных его модификациях.
В январе 1951 года Розалинд вернулась в Лондон. Хорошо известный в научных кругах Джон Рэндалл пригласил ее в Кингз-колледж, где под его руководством пара молодых ученых - Морис Уилкинс и студент Раймонд Гослинг - занимались исследованием структуры ДНК, и им очень не хватало опытного рентгенщика.
Бренда Мэддокс, автор биографии Франклин, пишет, что Розалинд оказалось довольно трудно приспособиться к чопорному Лондону после вольной атмосферы Парижа. Лондон того времени был, по выражению Мэддокс, «городом работающих мужчин, игроков в шары, мужских клубов и мужских портных». И университеты были тоже миром сугубо мужским. У немногочисленных женщин, работавших там, не было никаких условий для исследований. Ученые дамы ютились в убогих каморках, зато мужчины даже утренний кофе вкушали в просторных залах, а после работы шли обсуждать полученные результаты в пивные, куда женщинам ходить считалось крайне неприлично.
И вот в этот мужской мир ворвалась «парижская штучка», привыкшая к совершенно иной жизни и иным отношениям. Восхищение, которое окружало умную и хорошенькую Розалинд в Париже, независи-
мость, которой она там пользовалась, - все это вмиг осталось в прошлом. Дело усугублялось еще и тем, что ее не представили как самостоятельного исследователя! Чрезвычайно занятый Рэндолл забыл это сделать, и Уилкинс решил, что она будет ему подчиняться, а Розалинд - что она главный человек в группе. Из-за этого недоразумения их отношения сразу же не сложились.
В те годы в исследованиях ДНК шло в некотором роде соревнование: одновременно в этой области работали две группы - одна под руководством Рэндолла, а вторая в Кембридже, где трудились Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон. И каждая группа стремилась к победе.
Еще в юности Розалинд Франклин поставила перед собой цель, к которой стремилась всю свою короткую жизнь: она страстно хотела стать знаменитым ученым. Розалинд была внимательна и нежна со своими родственниками, но, насколько известно, в ее жизни не было любовных увлечений и романтических отношений. При желании Розалинд могла бы стать покорительницей мужских сердец, но это было ей совершенно не нужно. Она жила лишь одной страстью - наукой, мечтала быть выдающимся ученым, а не светской львицей, женой и матерью.
Не отличалась Розалинд и мягким характером. Обладая выдающимся умом, она порой была крайне резкой и нетерпимой. Все знавшие ее говорили, что она совершенно не выносила дураков. Трагедией и для нее, и для Мориса Уилкинса стало то, что как раз его она считала серой посредственностью.
Острая на язык, ироничная, уверенная в себе, вспыльчивая, Розалинд ужасно раздражала коллег-мужчин, которые не очень-то верили, что в ее темноволосой головке могут рождаться здравые идеи и что она вообще на что-то способна в плане науки. Ро-залинд попытались завалить лаборантской работой, нудной и неинтересной. Она всячески сопротивлялась этому и злилась. Открытый конфликт между Розалинд Франклин и Уилкинсом начался весной 1951 года, сразу после того, как Уилкинс провел в Кембридже семинар, на котором рассказал о том, как они с Го-слингом изучают ДНК с применением рентгеновской дифракции. Прослушав его доклад, Розалинд пришла в ярость. Она подошла к Уилкинсу и в резких выражениях заявила, что рентгеновским исследованием ДНК занимается она и ассистирующий ей студент Гослинг, а вовсе не он, Уилкинс. И приказала ему вернуться к изучению ДНК под ультрафиолетовым микроскопом.
Услышав этот категорический приказ, исходивший от новоиспеченной научной сотрудницы, которая, казалось бы, пришла, чтобы помогать ему или по крайней мере сотрудничать с ним, Уилкинс, по его собственным словам, просто оторопел. Ведь он был не только старше Франклин по возрасту, но и занимал пост заместителя директора всего отдела биофизики!
Позднее Рэндалл все-таки прояснил ситуацию в их группе, но отношения уже были безвозвратно испорчены. Уилкинс и его сотрудники неоднократно жаловались на высокомерие Розалинд, говорили, что вокруг мисс Франклин всегда «холодная аура превосходства». Кстати, у Розалинд были все основания чувствовать себя если не умнее, то, по крайней мере, не глупее своих коллег. А еще она была страшно одинока. Если ее коллеги после работы могли пойти в ближайший паб выпить пивка, обсудить последние результаты исследований или просто поговорить за жизнь, то Розалинд была лишена такого неформального общения. Впрочем, она не впадала в отчаяние, ведь все это было неважно по сравнению с главной задачей - разгадать тайну жизни, понять, как все-таки устроена эта ДНК, несущая в себе наследственную информацию.
У колледжа были деньги, и Рэндолл по настоянию Розалинд прибрел уникальную рентгеновскую установку, на которой та стала получать великолепные дифрактограммы. Как-то Уилкинс, человек в целом мягкий и деликатный, спросил Розалинд, как ей удается получать такие замечательные снимки; она же, вспомнив, что он совсем недавно посылал ее мыть химическую посуду, ответила ему довольно резко. Обиженный уже навсегда, Уилкинс больше не пытался наладить с ней контакт. Зато он дружил с Уотсоном и именно с ним обсуждал результаты экспериментов, полученные в группе.
Узнав, что в ноябре 1951 года Франклин должна выступить с докладом о своих рентгеновских исследованиях ДНК, Уотсон спросил Уилкинса, можно ли поприсутствовать на заседании. Уилкинс заверил его, что тот будет желанным гостем.
Уотсон действительно был на докладе, но ничего не записывал и поэтому неправильно запомнил рассчитанные Франклин показатели содержания воды в молекуле ДНК. Опираясь на то, что ему удалось запомнить, и не принимая во внимание принципиально важные данные о соотношении пуринов и пиримиди-нов, уже опубликованные Эрвином Чаргаффом, Крик и Уотсон спешно построили предполагаемую модель молекулы ДНК и с гордостью продемонстрировали свой шедевр, якобы достойный Нобелевской премии, Уилкинсу, Гослингу и Франклин. Розалинд потребовалось всего несколько минут, чтобы заявить: вы, ребята, построили какую-то ерунду. Позора можно было бы избежать, если бы Уотсон правильно запомнил содержание воды в молекуле. И конечно, объясняя ошибки модели, Франклин не стеснялась в выражениях и нисколько не щадила самолюбие ее создателей.
Уже было ясно, что ДНК существует в двух формах - кристаллической (А) и гидратированной (В). Розалинд получила прекрасную дифрактограмму ги-дратированной формы, на которой ясно прочитыва-
91
<
о о а. с о ш
05 S а. о н о
92
CL
О
LQ _0 ш
X
ш
о ^
о
X
X
ш
о х
а ш
лась спиральная структура ДНК (эта картинка вошла в историю науки как «Фотография №51»). А вот получить дифрактограмму кристаллической формы, на которой читалась бы спираль, все никак не удавалось, и Розалинд не спешила публиковать результаты. А между тем Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик продолжали активно размышлять, как выглядит структура ДНК.
Франклин не просто скрыла дифракционное доказательство спиральной структуры В-формы ДНК. Примерно через три месяца после того, как была сделана фотография, она разослала сотрудникам отдела биофизики открытки с жирной черной рамкой. Надпись на открытках гласила:
«С большим прискорбием сообщаем о смерти СПИРАЛИ ДНК (кристаллической), последовавшей в пятницу, 18 июня 1952 года... Надеемся, что д-р М.Х.Ф. Уилкинс произнесет надгробное слово в память о покойной СПИРАЛИ».
Сочиняя этот жесткий текст, Франклин все же указала, что спиральной структурой не обладала именно кристаллическая, А-форма ДНК. Ведь Розалинд уже знала, что форма В, безусловно, имела спиральную структуру.
В конце 1952 года Рэндолл все-таки решил установить мир в своей лаборатории. Он предложил Франклин уйти и передать все полученные ею результаты Уилкинсу. Она нехотя подчинилась. Лишь тогда Уил-кинс увидел фотографию, безоговорочно подтверждавшую существование спирали. Он был потрясен - ведь если бы Франклин показала ему этот снимок полгода назад, они вдвоем уже разгадали бы загадку структуры ДНК! ( Правда, говорили, что Уилкинс еще раньше просто выкрал у Розалинд ее результаты и передал Уотсону и Крику).
Так или иначе, в январе 1953 года Уилкинс показал «Фотографию №51» Уотсону. Увидев спираль на снимке, Уотсон сразу же все понял («Во мне что-то словно щелкнуло!» - позже вспоминал он) и вместе с Криком быстро создал модель молекулы ДНК.
28 февраля Уотсон и Крик окончательно убедились, что смогли разгадать структуру ДНК. Оставались только детали. Это было сделано в течение второй недели марта. Именно тогда Крик получил от Уилкинса письмо следующего содержания:
«Мой милый Фрэнсис!
Спасибо за письмо по полипептидам. Думаю, тебе будет интересно узнать, что наша темная леди (т.е. Розалинд Франклин) на следующей неделе оставляет нас, и значительная часть трехмерных данных уже находится в наших руках. Теперь я свободен от других обязательств и начал генеральное наступление на тайные оборонительные сооружения Природы по всем фронтам: с применением моделей, теоретической химии и интерпретации данных, кристаллогра-
фических и сравнительных. Наконец-то палубы свободны и мы все можем откачивать воду!
Осталось недолго.
Всем привет.
Неизменно твой,
М.»
Незадолго до 18 марта Уилкинс получил текст статьи Крика и Уотсона, которую они собирались послать в журнал «Nature». Прочитав статью, Уилкинс отправил Крику письмо, начинавшееся так: «Думаю, вы оба - мошенники, но в вас что-то есть». Там же Уилкинс предложил, чтобы его группа, а также Франклин и Гослинг тоже написали статьи, которые могли бы быть напечатаны вместе со статьей Уотсона и Крика. Он закончил письмо фразой: «Как предатель предателю - удачи!»
Статья Уотсона и Крика о ДНК поступила в журнал 3 апреля 1953 года, в тот же самый день, что и две другие статьи на ту же тему. Авторами одной были Уилкинс, Стоукс и Уилсон, авторами второй - Франклин и Гослинг. 25 апреля все три материала появились в журнале под общим заголовком «Молекулярная структура нуклеиновых кислот». Статья Уотсона и Крика была напечатана первой, перед работами Уил-кинса и Франклин, что позволило Уотсону и Крику называть две другие публикации «последующими». Напротив, Уилкинс и Франклин были вынуждены называть работу Уотсона и Крика «предшествующей публикацией». Так получилось, что приоритет открытия достался Уотсону и Крику.
После этого Розалинд уже не могла работать в Кингз-колледже и по предложению Рэндолла перешла в колледж Биркбек, где занялась исследованиями вируса табачной мозаики. Все складывалось хорошо - у нее была собственная группа, которой она руководила и которой сама ставила задачи. Ее директором был выдающийся ученый Дж. Бернал, кстати, известный ирландский коммунист. У него не было никаких предубеждений против ученых дам, и с ним Розалинд было спокойно и надежно. Она знала - он ее в обиду не даст.
Позже Розалинд и ее сотрудники занялись исследованием РНК, не менее важной молекулы, чем ДНК. Оказалось, что многие вирусы представляют собой именно молекулу РНК в белковой оболочке. Розалинд и ее коллеги внесли большой вклад в вирусологию.
Казалось бы, обиды в прошлом, она работает, рядом с ней - умные, талантливые люди. Но... Летом 1956 года во время командировки в США Розалинд почувствовала нелады со здоровьем. Застегивая юбку, она вдруг обнаружила большую опухоль внизу живота. Приговор врачей был неутешителен - рак! В том же году ей сделали операцию, но процесс остановить не удалось - страшная болезнь неуклонно отбирала у нее жизнь. Однако Розалинд, посвятившая столько
лет и сил науке, свято верила, что ученые обязательно придумают новое лекарство, которое ее непременно спасет. Дружный клан Франклин окружил Розалинд заботой. Она поселилась в доме брата - жить у родителей и видеть, как страдает мать, было невыносимо. А вот племянницы и племянники развлекали любимую тетку и поднимали ей настроение.
Уже будучи тяжело больной, Розалинд продолжала работать и руководить своей группой. Результаты потрясающие - семь опубликованных работ в 1956 году и шесть в 1957! В 1957 году группа Франклин получила дополнительные субсидии от Министерства здравоохранения США на исследования вируса полиомиелита.
Розалинд изо всех сил старалась жить, игнорируя болезнь. Но 30 марта 1958 года ее состояние резко ухудшилось, а 16 апреля она скончалась в возрасте 37 лет. Читая заключение врача с описанием причин смерти (бронхопневмония, вторичный канцероматоз и карцинома яичника), можно только диву даваться, как эта женщина могла столь долго и продуктивно работать! И кто знает, возможно, именно ее работа, связанная с рентгеновским облучением, стала причиной смерти.
В 1962 году Крик, Уотсон и Уилкинс получили Нобелевскую премию за открытие структуры ДНК. Если бы Розалинд Франклин не умерла от рака, премию, скорее всего, присудили бы и ей. Но эту награду, самую престижную в мире науки, не вручают посмертно и не делят более чем между тремя лауреатами. Однажды в интервью Крик открыто признался, что в 1953 году они с Уотсоном не смогли бы построить модель ДНК без результатов, полученных Франклин. А когда спросили Уотсона, кто стал бы лауреатом Нобелевской премии, если бы Франклин дожила до 1962 года, он без колебаний ответил: «Крик, я и Розалинд Франклин».
На мраморном саркофаге, в котором захоронен гроб с телом Розалинд Франклин, бронзовые буквы уже потускнели, но при желании все-таки можно прочесть:
ЗДЕСЬ ПОКОИТСЯ РОЗАЛИНД ЭЛСИ ФРАНКЛИН ГОРЯЧО ЛЮБИМАЯ СТАРШАЯ ДОЧЬ ЭЛЛИСА И МЮРИЭЛЬ ФРАНКЛИН. 25 ИЮЛЯ 1920 - 16 АПРЕЛЯ 1958. УЧЕНЫЙ.
ЕЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОТКРЫТИЯ В ОБЛАСТИ ВИРУСОВ
ПРИНЕСЛИ ОГРОМНУЮ ПОЛЬЗУ ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ
Вклад Розалинд Франклин в выдающееся достижение биологии ХХ века - открытие структуры ДНК - не был признан даже после ее смерти. Однако ей воздали должное за то, что было для нее самым важным - за ее жизнь в науке.
ЛИТЕРАТУРА
1. Maddox, Brenda (2002). Rosalind Franklin: The Dark Lady of DNA. HarperCollins.
2. Elkin, L.O. Rosalind Franklin and the Double Helix. Physics Today, March 2003 Olby, R. The Path to the Double Helix. London: MacMil-lan, 1974.
3. Friedman Meyer, Friedland Gerald W. Medicine's 10 Greatest Discoveries. Yale University Press, 2000.
Сведения об авторе:
Опимах Ирина Владимировна
ведущий редактор издательства «Бином. Лаборатория знаний» Адрес для переписки:
142190, Москва, г. Троицк, ул. Школьная, д. 6, кв. 43 Телефон: +7 (916) 588-7762 E-mail: opimach@yandex.ru
93
HISTORY
Rosalind Franklin - the DNA Lady
I.V. Opimakh
The discovery of the structure of the DNA molecule was one of the greatest scientific breakthroughs of the 20th century. This article is devoted to the history of this outstanding discovery and the invaluable contribution of Rosalind Franklin.
KEYWORDS: Rosalind Franklin, DNA molecule structure, x-ray diffraction, diffractograms, "Photograph 51".
