«Код ДНК состоит из линейных последовательностей А, Т, Г и Ц. Точно так же, как при копировании книжной страницы вручную может возникнуть странная опечатка, так и при копировании всех этих А, Т, Г и Ц по всей длине хромосомы изредка вкрадываются ошибки. Это и есть мутации, о которых генетики рассуждали уже почти полвека. Заменим «о» на «ы» – и «дом» превратится в «дым». Заменим «Т» на «Ц» – и основание АТГ в ДНК превратится в АЦГ».
Джеймс Д. Уотсон «ДНК. История генетической революции».
Джеймс Д. Уотсон – американский биолог, генетик, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1962 года (совместно с Фрэнсисом Криком и Морисом Х. Ф. Уилкинсом) «за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живых системах».
Образование, степени и звания
Детство Дж. Уотсона прошло в Чикаго, где в течение восьми лет он учился в гимназии Горация Манна и два года в средней школе Саут-Шор. Затем он получил стипендию на обучение в Чикагском университете, где с интересом изучал орнитологию, а летом 1943 года поступил в экспериментальный колледж.
1947-1950 годы. Дж. Уотсон получил степень бакалавра естественных наук (1947). В эти годы его интерес к наблюдению за птицами перерос в серьезное желание изучать генетику. Мечта смогла воплотиться в жизнь, когда он получил стипендию для учебы в аспирантуре по зоологии в Университете Индианы в Блумингтоне, где в результате в 1950 году Уотсон получил докторскую степень по зоологии. В университете Индианы на Дж. Уотсона оказали глубокое влияние такие ученые-генетики, как Герман Мёллер,Т. М. Зоннеборн и микробиолог итальянского происхождения Сальвадор Лурия. Докторская диссертация Уотсона, выполненная под руководством Лурия, была посвящена изучению влияния рентгеновских лучей на размножение бактериофагов (вирусов, инфицирующих бактерии).
С сентября 1950 года по сентябрь 1951 года Дж. Уотсон жил в Копенгагене и работал в Национальном исследовательском совете. Часть года он сотрудничал с биохимиком Германом Калькаром, оставшееся время — с микробиологом Оле Маалоэ. Там он изучал биохимические свойства ДНК бактериофага. Однако, как он вспоминал позднее, эксперименты с фагом стали его тяготить, ему хотелось узнать больше об истинной структуре молекул ДНК, о которых так увлеченно говорили и спорили генетики.
В 1951 году Дж. Уотсон вместе с Германом Калькаром поехали на зоологическую станцию в Неаполе. Там, на симпозиуме, Уотсон познакомился с английским исследователем Морисом Уилкинсом и впервые увидел рентгеновскую дифракционную картину кристаллической ДНК. Это в значительной степени побудило его изменить направление своих исследований в сторону исследования химической структуры нуклеиновых кислот и белков. К счастью, это оказалось возможным благодаря Национальному обществу по изучению детского паралича, которое выделило ему для этих целей стипендию. В октябре 1951 г. Дж. Уотсон отправился в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета с целью исследования пространственной структуры белков.
Вскоре произошла встреча Дж. Уотсона с Фрэнсисом Криком, физиком, интересовавшимся биологией и работавшим в то время над докторской диссертацией.
1953-1956 годы. Дж. Уотсон был назначен старшим научным сотрудником кафедры биологии Калифорнийского технологического института в Пасадене (Калифорния, США). Там он сотрудничал с Александром Ричем в рентгеноструктурных исследованиях РНК. В 1955 г., когда он работал ассистентом профессора биологии в Гарвардском университете Кембриджа (Массачусетс, США), где снова недолго сотрудничал с Ф. Криком. В это время они опубликовали несколько статей об общих принципах строения вирусов.
Осенью 1956 года Дж. Уотсон стал работать на биологическом факультете Гарвардского университета – сначала в качестве доцента, затем в 1958 году в качестве адъюнкт-профессора, а с 1961 года в качестве профессора.
С 1968 года Дж. Уотсон был директором лаборатории молекулярной биологии в Колд-Спринг-Харборе (Лонг-Айленд).
1988-1992 годы. Дж. Уотсон успешно сотрудничал с проектом «Геном человека».
В 2007 году Уотсон расшифровал совместно с коллегами свой собственный геном, стоимость работы над которым составила 1 млн долларов.
Дж. Уотсон удостоен множества наград, среди которых премия Джона Коллинза Уоррена Массачусетской больницы общего профиля (1959), премия Эли Лилли в области биохимии (1959), премия Ласкера (1960), премия Исследовательской корпорации (1962), Дж. Уотсон был членом Американской академии искусств и наук и Национальной академии наук, а также членом Датской академии искусств и наук, консультантом Научно-консультативного комитета при президенте.
Основные научные достижения
В 1951 г. началось научное сотрудничество двадцатитрехлетнего Дж. Уотсона и Ф. Крика в Кавендишской лаборатории. На основании работ своих предшественников Ф. Крик и Д. Уотсон намеревались определить химическую структуру ДНК. Им было известно, что существует два типа нуклеиновых кислот -ДНК и РНК, каждая из которых состоит из моносахарида группы пентоз, фосфата и четырех азотистых оснований: аденина, тимина (в РНК - урацила), гуанина и цитозина.
В течение двух лет они разработали пространственную структуру молекулы ДНК, сконструировав модель из шариков, кусков проволоки и картона. Согласно их идее, ДНК представляет собой двойную спираль, состоящую из двух цепей моносахарида и фосфата (дезоксирибозофосфата), соединенных парами оснований внутри спирали, причем аденин соединяется с тимином, а гуанин с цитозином, а основания друг с другом водородными связями.
Однако их первая серьезная попытка в конце осени 1951 года оказалась неудовлетворительной. Вторая попытка, основанная на большем количестве экспериментальных данных и глубокой оценке научных источников по нуклеиновым кислотам, привела в начале марта 1953 года к предложению комплементарной двойной спиральной конфигурации.
Открытие химической структуры ДНК было оценено во всем мире как одно из наиболее выдающихся биологических открытий века. После опубликования описания модели строения ДНК в английском журнале Nature в апреле 1953 года сотрудничество Ф. Крика и Дж. Уотсона завершилось.
Дж. Уотсон экспериментально исследовал структуру вируса табачной мозаики (TMV), используя методы рентгеновской дифракции. Его цель состояла в том, чтобы увидеть, были ли его химические субъединицы, ранее обнаруженные Шраммом, спирально расположены. Эта цель была достигнута в конце июня 1952 года, когда использование недавно сконструированных рентгеновских трубок с вращающимся анодом Кавендиша позволило однозначно продемонстрировать спиральную конструкцию вируса.
Еще одним исследовательским интересом Дж. Уотсона была роль РНК в синтезе белка. Эксперименты проводились совместно со швейцарским биохимиком Альфредом Тиссьером и французским биохимиком Франсуа Гросом. Было накоплено много экспериментальных данных, подтверждающих концепцию матричной РНК.
Значительное место в его научной деятельности заняли нейробиология и изучение роли вирусов и ДНК в развитии рака. Дж. Уотсон – автор одного из наиболее известных и популярных учебников по молекулярной биологии «Молекулярная биология гена».
Влияние открытий Дж. Уотсона и Френсиса Крика, сделанных совместно с другими учеными, на биологию огромно и затрагивает не только все области этой науки, но и медицину, особенно генетические исследования.
Литература:
- Нобелевские лауреаты по литературе, медицине, химии, физике, экономике и мира с 1901 по 2016 год
- www.nobelprize.org (Электронный ресурс)
- www.britannica.com (Электронный ресурс)
- Уотсон Д. Молекулярная биология гена. Пер. с англ. - М.: Изд-во «Мир», 1981. - С. 67.
- Уотсон Д. Двойная спираль: Воспоминания об открытии структуры ДНК. - М., 1969. - С. 58.
- Королев А.С., Литвинов А.В. «Спираль жизни» (к 50-летию присуждения Нобелевской премии Фрэнсису Крику, Джеймсу Уотсону и Морису Уилкинсу «За открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живых системах») // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. – 2012. – № 3. – Т. 11, – С. 93-98.
