Kobieta, która sięgnęła DNA

Genetyka to w ostatnim czasie jeden z najważniejszych i chyba najszybciej rozwijających się kierunków z dziedziny biologii i medycyny. Kto nie słyszał o komórkach macierzystych, żywności transgenicznej czy coraz popularniejszym badaniom genetycznym na ustalenie ojcostwa? Chyba każdy powyżej lat 12 wie, czym jest DNA i jaką funkcję spełnia we wszystkich żywych organizmach. Ale mogę się założyć, że mało kto zna historię Rosalind Franklin – kobiety, której badania nad strukturą DNA stanowią podstawę wszystkiego, co dzisiaj wiemy o tym niezwykłym związku chemicznym.

Rosalind Franklin urodziła się w 1920 w Londynie i od najmłodszych lat wykazywała zainteresowanie naukami ścisłymi. W wieku 21 lat ukończyła Newnham College. Otrzymanie stopnia naukowego w czasie II Wojny Światowej przyczyniło się do rozpoczęcia kariery w Brytyjskim Towarzystwie Badań nad Wykorzystaniem Węgla, a badania które tam prowadziła były zalążkiem jej pracy doktorskiej, którą ukończyła pięć lat później uzyskując tytuł doktora z dziedziny chemii fizycznej na Uniwersytecie Cambridge. W styczniu 1951 roku rozpoczęła pracę w King's College London, gdzie jej bezpośrednim szefem został Maurice Wilkins, który w tym czasie zajmował się rentgenograficznymi badaniami nad strukturą DNA. Rosalind Franklin kontynuowała pionierskie eksperymenty Wilkinsa jednocześnie udoskonalając metodę bardzo nowoczesnej ówcześnie krystalografii rentgenowskiej. To właśnie wytrwałość Franklin w udoskonalaniu metodyki badań miała kluczowe znaczenie dla odkrycia struktury DNA. Wcześniej uważano, że kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) jest swego rodzaju spoiwem łączącym cząsteczki białek, choć nie było wiadomo w jaki sposób. Kiedy odkryto, że cztery zasady azotowe – adenina, tymina, guanina i cytozyna – są odpowiedzialne za przenoszenie informacji genetycznej zaczęto się zastanawiać, w jaki sposób wszystkie te elementy są ze sobą połączone.

Do rozwiązania tej zagadki w ogromnym stopniu przyczyniły się wyniki badań Rosalind Franklin. Rentgenogramy sodowej soli kwasu DNA wykonane przez Franklin stanowiły dowód na to, że cząsteczka ma budowę helikalną. Słynna Fotografia 51 z 1952r., którą Wilkins pokazał Jamesowi D. Watsonowi bez wiedzy, a tym bardziej zgody Rosalind Franklin stała się podstawą przebłysku geniuszu Watsona (nie bez pomocy Wilkinsa, który wytłumaczył mu podstawowe prawa dyfrakcji, na której opiera się metoda krystalografii rentgenowskiej).

Duże X, które widniało na rentgenogramie, zgodnie z prawami fizyki pochodziło od promieni odbitych od każdego atomu cząsteczki chemicznej o budowie helisy. Watson jeszcze wtedy nie zauważył, że jest to podwójna helisa. Jaśniejsze struktury w kształcie karo powyżej, poniżej oraz po bokach kształtu X według Watsona były odbiciem przedłużenia helisy, choć dzisiaj specjaliści wiedzą, że pochodzą one od regularnie powtarzających się struktur cukrowo-fosforanowych znajdujących się na zewnętrznych krańcach DNA. Różne odcienie szarości na zdjęciu odpowiadają warstwom, przez które musiało przechodzić promieniowanie. Dzięki temu naukowcy byli w stanie obliczyć odległości pomiędzy cząsteczkami. Ważnym szczegółem jest brak czwartej warstwy (layer 4), spowodowany tym, że właśnie w tamtym miejscu przecinały się dwie helisy.

Watson, który od dłuższego czasu wraz z Francisem Crickiem pracował nad określeniem budowy DNA, podzielił się fotografią i swoimi spostrzeżeniami z kolegą i razem udało im się zbudować prawidłowy model DNA. Niemałą wiedzę na ten temat dostarczył im również raport dla Medical Research Council napisany przez Franklin w 1952r., w którym znalazła się informacja o fosforanowych cząstkach znajdujących się na zewnątrz drabiny DNA. Wcześniej Watson i Crick przez długi czas odrzucali tę teorię, która dla wyśmienitego chemika jakim była Franklin
jest wręcz oczywista – hydrofilowe zasady należy umieścić wewnątrz hydrofobowego płaszcza cukrowo-fosforanowego, w celu ich ochrony, tym bardziej, że przecież to one są czynnikami kodującymi genom. Kiedy jednak nie udało się stworzyć modelu z zasadami azotowymi na zewnątrz, skorzystali z opinii Rosalind Franklin. Wynik znamy wszyscy.

25 kwietnia 1953 roku w Nature został opublikowany artykuł opisujący model DNA zbudowany przez Watsona i Cricka. Autorzy nie uwzględnili w nim osoby Rosalind Franklin, jako kluczowej dla tego odkrycia, choć wspomnieli, że korzystali z jej badań przy tworzeniu modelu. W tym samym numerze Nature znalazł się również artykuł Franklin o strukturze DNA zawierający wykonane przez nią rentgenogramy, który redakcja potraktowała, jako wsparcie dla głównego artykułu Watsona i Cricka. Sama Franklin napisała, że panowie Watson i Crick odegrali ważną rolę w tym przełomowym odkryciu. Może właśnie dlatego dzisiaj wszyscy znają ich nazwiska, natomiast zupełnie nie wiedzą kim była Rosalind Franklin.

Smutną rzeczą jest to, że kiedy Watson, Crick i Wilkins odbierali w 1962 roku Nagrodę Nobla z dziedziny medycyny za badania nad kwasami nukleinowymi, Rosalind Franklin nie żyła już od czterech lat. Zmarła w wieku 37 lat na raka jajnika, który najprawdopodobniej został wywołany ciągłą ekspozycją na działanie promieni rentgenowskich.