Rosalind Franklin — Pierwsza dama DNA

Jaka jest korzyść z wykonywania tej całej pracy, jeśli nie czerpiemy z niej radości?

(Rosalind Franklin)

Rosalind Franklin, 1946, National Portrait Gallery, sygn. NPGx 76928
Rosalind Franklin, 1946, National Portrait Gallery, sygn. NPGx 76928

Historia odkrycia struktury kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA) wiąże się nierozerwalnie z nazwiskami Jamesa D. Watsona (ur. 1928) i Francisca Cricka (1916–2004). Mało kto wie, że ich praca nie byłaby możliwa bez wyników eksperymentalnych, które otrzymała jedna z najwybitniejszych krystalografów angielskich Rosalind Elsie Franklin. To właśnie dzięki jej przenikliwości umysłu i precyzyjnym badaniom poznaliśmy nie tylko tajemnicę życia związaną z DNA, ale także strukturę kwasu rybonukleinowego (RNA) czy wirusów.

***

Rosalind w wieku 3 lat, ok. 1923, fotografia z Kolekcji Jennifer Glynn, [za:] U.S. Library of Medicine
Przyszła uczona urodziła się 25 lipca 1920 roku w Londynie w zamożnej i wpływowej rodzinie żydowskiej. Ojciec Rosalind, Ellis Arthur Franklin (1894–1964), wykładał w miejskim College’u dla chłopców elektryczność, magnetyzm, a także historię Wielkiej Wojny. Matka, Muriel Frances Waley (1894–1976), była raczej skupiona na prowadzeniu domu oraz wychowywaniu dzieci: najstarszego Davida oraz młodszych od Rosalind Colina, Rolanda i Jenifer. Ponieważ jej siostra była młodsza od Ros (uczona lubiła, aby tak ją nazywać, nie cierpiała zdrobnienia Rosy, którego używali jej koledzy z uniwersytetu) dziewięć lat wychowywała się ona głównie wśród braci. Przejęła od nich wiele cech między innymi zamiłowanie do rywalizacji, sportu czy fotografii. Warto zauważyć, że członkowie rodziny Franklinów byli zaangażowani politycznie, np. jej wuj Herbert Samuel był ministrem spraw wewnętrznych w 1916 roku i pierwszym praktykującym Żydem, który był członkiem w brytyjskim gabinecie. Franklinowie angażowali się społecznie i byli wrażliwi na ludzkie nieszczęście. Podczas drugiej wojny światowej pomagali znaleźć mieszkanie oraz pracę dla żydowskich uchodźców z kontynentu, którzy uciekli przed nazistami. Sami zaopiekowali się dwójką żydowskich dzieci i zapewnili im schronienie we własnym domu.

 

12-letnia Rosalind z rodzeństwem, ok. 1923, fotografia z Kolekcji Jennifer Glynn, [za:] U.S. Library of Medicine
Od wczesnego dzieciństwa Franklin wykazywała wyjątkowe zdolności do nauki. Fascynował ją świat i zjawiska przyrodnicze. Będąc na spacerze z rodzicami ciągle zadawała pytania. Kiedy rodzice zaprowadzili ją do biblioteki odkryła świat nauki, który zafascynował ją bez reszty. Mając sześć lat rozpoczęła naukę w prywatnej szkole dziennej w zachodnim Londynie w Norland Place School. Jej ciotka Helen Bentwich w iście do męża pisała: Rosalind jest niezwykle mądra – cały czas dla własnej przyjemności rozwiązuje zadania z arytmetyki niezmiennie otrzymując prawidłowe wyniki. Od wczesnych lat wykazywała wątpliwości względem religii. Już jako mała dziewczynka pytała matkę: W każdym razie, skąd wiesz, że On [Bóg] nie jest Nią?

Nie skupiała jednak całej uwagi na nauce. Zafascynowała się sportem zwłaszcza krykietem i hokejem. W wieku dziewięciu lat przyjęto ją do szkoły z internatem Lindwood School for Young Ladies w Sussex. Było to spowodowane także częstymi kłopotami zdrowotnymi dziewczynki. Zmiana klimatu miała sprzyjać poprawie zdrowia. W gruncie rzeczy przyszła uczona nauczyła się ignorować ból i choroby. Dwa lata później przeniosła się do szkoły dla dziewcząt w St. Paul w zachodnim Londynie. Była to jedna z nielicznych szkół dla dziewcząt w Londynie, w której nauczano fizyki i chemii. Nie trudno odgadnąć, że była najlepsza z nauk ścisłych, ale przodowała także w studiowaniu łaciny, niemieckiego, francuskiego oraz w sporcie. Ros była frankofilką i przez całe życie rozwijała swoje pasje związane z kulturą i językiem francuskim. Uważała francuski styl życia za znacznie lepszy od angielskiego. W liście do matki napisała: Jestem pewna, że zawsze będę mogła szczęśliwie wędrować po Francji, kocham [tych] ludzi, [ich] kraj i jedzenie.

Jej jedyną słabą stroną była muzyka. Nauczyciel tego przedmiotu uważał nawet, że może ona mieć jakieś kłopoty ze słuchem spowodowane infekcjami migdałków. W 1938 roku z wyróżnieniem zdała maturę i zdobyła stypendium uniwersyteckie. Na prośbę ojca przekazała je uzdolnionemu uczniowi uchodźcy. Jak się wydaje pieniądze w jej życiu nigdy nie odgrywały większej roli. Utrzymywała się ze skromnego stypendium, a później pensji i nigdy nie pozwalała ojcu, aby jej pomagał finansowo. Była świetnym organizatorem. Podróżując po Europie czy Stanach Zjednoczonych zawsze wybierała trzecią klasę komunikacji publicznej.

Rosalind w schronisku podczas wędrówki po Alpach, fot. Vittorio Luzzati, ok. 1949, fotografia z Kolekcji Jennifer Glynn, [za:] U.S. Library of Medicine
Po maturze Franklin rozpoczęła naukę w Newnham College w Cambridge, gdzie studiowała chemię w Natural Sciences Tripos. Tutaj poznała i zaprzyjaźniła się ze specjalistą z zakresu spektroskopii Billem Price’m (1909–1993). Jego prace okazały się później bezcenne w udowodnieniu tworzenia wiązań wodorowych pomiędzy parami zasad azotowych w DNA. Rosalind była niezwykle pilną studentką, osiągającą bardzo dobre wyniki w nauce. Miała spore szanse na uzyskanie stypendium. Niestety utrudniły to skomplikowane relacje z późniejszym laureatem Nagrody Nobla z chemii profesorem Ronaldem Norrishem (1897–1978). Norrish był uparty, apodyktyczny i niezwykle wrażliwy na krytykę, nie podzielał też entuzjazmu Franklin względem równouprawnienia kobiet w nauce i spowalniał realizację ambicji naukowych wyjątkowo zdolnej studentki. Sytuacja stawała się napięta i bardzo niemiła dla młodej uczonej. W 1941 roku Franklin z wyróżnieniem zdała egzaminy końcowe, które jednocześnie przyjęto jako licencjat (w Cambridge przyznawano kobietom licencjaty i magisterium od 1947 roku; wcześniejszym absolwentkom przyznano je z mocą wsteczną). Franklin zrezygnowała z dalszej pracy w laboratorium Norrisha i zatrudniła się jako asystentka w brytyjskim Stowarzyszeniu Badań nad Wykorzystywaniem Węgla (BCURA). Jej badania polegały głównie na określeniu mikrostruktury rożnych próbek węgla. Uczona badała porowatość węgla za pomocą helu, aby określić jego gęstość. Odkryła związek pomiędzy drobnymi przewężeniami w porach węgla i przepuszczalnością porowatej przestrzeni. Jej prace przyczyniły się między innymi w przemyśle paliwowym, a także w produkcji masek gazowych. Badania te stały się podstawą pracy doktorskiej Franklin pt. Chemia fizyczna stałych koloidów organicznych ze szczególnym uwzględnieniem węgla, którą obroniła w 1945 roku. Jeden z jej profesorów powiedział, że jej praca wprowadziła porządek w dziedzinie, która wcześniej była w chaosie. Wyniki uzyskanych prac zostały publikowane w pięciu artykułach, które wciąż są regularnie cytowane.

Franklin w trakcie wspinaczki w Norwegii, ok. 1940, fotografia z Kolekcji Jennifer Glynn, [za:] U.S. Library of Medicine. Rosalind uwielbiała podróże. Wakacje spędzała zazwyczaj zwiedzając Europę.
W czasie wojny Franklin poznała Adrienne Weill, byłą studentkę Marii Skłodowskiej-Curie. Weill wywarła ogromny wpływ na życie Rosalind pomagając jej między innymi w znajomości francuskiego. W tym czasie uczona wraz ze swoją kuzynką Irene zgłosiła się na ochotnika do patrolowania okolic narażonych na naloty.

Po drugiej wojnie światowej Franklin w liście do Weill pisała: Jeśli usłyszysz o kimkolwiek potrzebującym usług chemika fizycznego, który niewiele wie o chemii fizycznej, ale dość dużo o dziurach w węglu, powiadom mnie jak najszybciej. Dzięki pomocy przyjaciółki otrzymała posadę w Paryżu w Narodowym Centrum Naukowo-Technicznym (CNRS). To właśnie tutaj Rosalind Franklin nauczyła się praktycznych aspektów zastosowania krystalografii rentgenowskiej do badania substancji amorficznych. Technika ta stosowana była z dużym powodzeniem przy badaniu związków organicznych. Początkowo zastosowała tę metodę do badania grafitu (odmiany alotropowej węgla). Po czterech latach pracy w laboratorium w Paryżu otrzymała upragnione stypendium i zgodę odpowiednich władz, po czym przeniosła się do King’s College w Londynie. W styczniu 1951 roku wróciła do Londynu i na prośbę Sir Johna Randalla (1905–1984), dyrektora King’s College rozpoczęła badania nad DNA.

DNA jako cząsteczka fascynował uczonych od dawna. Pobudzał do intelektualnej przygody, każdego kto marzył o międzynarodowej sławie w świecie chemii czy biologii. DNA został wyizolowany przez szwajcarskiego lekarza Friedricha Mieschera (1844–1895) w 1869 roku. W 1878 Albrecht Kossel (1853–1927) wyizolował niebiałkowy składnik, a następnie wyizolował pięć podstawowych zasad azotowych (puryny – adeninę i guaninę oraz pirymidyny – cytozynę, tyminę i uracyl). W 1909 roku Phoebus Levene (1869–1940) zidentyfikował nukleotydową jednostkę składającą się z zasady azotowej, cukru (deoksyrybozy w DNA lub rybozy w RNA) i fosforanowej. Zasugerował on, że DNA składa się z szeregu czterech jednostek nukleotydowych połączonych ze sobą grupami fosforanowymi. W 1937 roku William Astbury (1898–1961) opracował pierwsze dyfraktogramy rentgenowskie, które wykazały, że DNA ma strukturę regularną. Nikt jednak nie wiedział jaką DNA ma konkretnie budowę. W latach 1951–1953 Erwin Chargaff (1905–2002) ogłosił tzw. reguły Chargaffa, w myśl których ilość zasad pirymidynowych jest równa ilości zasad purynowych. Ponadto ilość adeniny jest równa ilości tyminy, ilość guaniny jest równa ilości cytozyny.

Franklin w trakcie letniej podróży po Toskanii, fot. Vittorio Luzzati, ok. 1950, fotografia z Kolekcji Jennifer Glynn, [za:] U.S. Library of Medicine
Maurice Wilkins, b.d., The Nobel Foundation Archive, [za:] https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1962/summary/
Randall poprosił Franklin, aby zajęła się badaniem DNA, mimo iż wiedział, że problemem tym zajmuje się Maurice Wilkins (1916–2004). Historycy nauki wskazują, że antagonizmy pomiędzy Wilkinsem i Franklin wynikały z nieporozumienia i niedopatrzenia Randalla, który nie poinformował żadnej z zainteresowanych stron o pracach nad DNA. Uczona wraz ze swoim doktorantem Raymondem Goslingiem (1926–2015) użyła nowej lampy rentgenowskiej z precyzyjnym ogniskiem i mikrokamery zamówionej wcześniej przez Wilkinsa. Sama jednak niezwykle starannie dopracowała i dostosowała ją do swoich potrzeb. Kiedy Wilkins zapytał o technikę, Franklin miała mu odpowiedzieć zdawkowo i dość chłodno. Uczona była postrzegana jako silna, asertywna i niezależna kobieta. Wyrażała swoje poglądy stanowczo i konkretnie, przez co nie zawsze była lubiana. Jednak pod pozornym chłodem kryła się wrażliwa kobieta. Potrafiła także świetnie kierować grupą, czego dowodem są jej liczne zespołowe publikacje. Pomimo wszechobecnej dyskryminacji kobiet Franklin prowadziła badania w zakresie rentgenografii strukturalnej. W listopadzie 1951 roku uczona zanotowała:

Wyniki sugerują, że to struktura helikalna (która musi być bardzo ściśle upakowana) zawierająca 2, 3 lub 4 współosiowe łańcuchy kwasu nukleinowego na jednostkę helikalną i posiada w pobliżu grupy fosforanowe ulokowane na zewnątrz.

James Watson, b.d., The Nobel Foundation Archive, [za:] https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1962/summary/
Franklin wraz z Goslingiem szybko doszli do wniosku, że DNA istnieje w dwóch formach – przy dużej wilgotności włókna kwasu są długie i cienkie, zaś kiedy jest suchy włókna są krótkie i grube. Uczona nazwała je formami B i A. Konflikt pomiędzy stanowczą i dynamiczną Franklin oraz cichym i skromnym Wilkinsem narastał. James Watson wspominał:

Niemal od chwili pojawienia się jej w laboratorium obydwoje działali sobie na nerwy. Konflikt był tak poważny, że wymagał radykalnych rozwiązań – odejścia Rosy z laboratorium bądź przywołania jej do porządku.

W końcu Randall zdecydował, że Franklin skupi się na formie A-DNA, zaś Wilkins na formie B-DNA. Na sukcesy nie musiała długo czekać. Słynne dziś zdjęcie 51 wykonane prze Franklin uważane jest przez wielu za najpiękniejsze zdjęcie rentgenowskie jakie kiedykolwiek wykonano. W styczniu 1953 roku, po uprzednich wątpliwościach, Franklin doszła do wniosku, że obie formy DNA są strukturami helikalnymi. Wydaje się, że temat całkowicie pochłoną uczoną. Według opinii jej siostrzeńca Stephena zainteresowanie [uczonej] […] kwasami nukleinowymi zaczęło się wcześnie. Pod koniec 1939 roku, gdy Rosalind była dziewiętnastoletnią studentką w Newnham College w Cambridge, […] sporządziła w swoim skoroszycie szkic spekulacji o formie kwasu nukleinowego. Biografka Rosalind, Brenda Maddox […] odnotowała, że forma „przedstawia helikalną strukturę”, a uczona zanotowała: „Geometryczne podstawy dziedziczenia?”

Francis Crick, b.d., The Nobel Foundation Archive, [za:] https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1962/summary/
W styczniu 1953 roku Franklin zaczęła pisać serię artykułów. Wynika z tego jasno, że jej prace były gotowe wcześniej niż prace Jamesa D. Watsona i Francisca Cricka, którzy swój model budowali w oparciu o… fotografię wykonaną przez Franklin. Wilkins za pośrednictwem Maxa Perutz’a (1914–2002) i cichą zgodą się Williama Bragga (1890–1971) przekazał zdjęcie wykonane przez Franklin Watsonowi i Crickowi. Nie ma najmniejszej wątpliwości, że dzięki zdjęciu wykonanym przez Franklin Watson i Crick zbudowali swój słynny model DNA. Watson wspominał – Kiedy tylko zobaczyłem to zdjęcie, szczęka mi opadła, a puls raptownie przyspieszył. Sam Wilkins po latach przyznał – Być może powinienem był poprosić Rosalind o zgodę. Cóż…

Do 28 lutego 1953 roku Watson i Crick uznali, że rozwiązali problem na tyle, że Crick w pubie publicznie stwierdził iż wraz z Watsonem znaleźli sekret życia. Watson i Crick zakończyli budowę swojego modelu 7 marca 1953 roku. Wyniki pracy opublikowali w prestiżowym Nature 25 kwietnia 1953 roku. Stephen Franklin twierdzi, że gdyby [Franklin] pozostała w King’s, nie ma wątpliwości, że […] poprawnie ukończyłaby analizę struktury w pierwszej połowie 1953 roku bez żadnego wkładu Cricka lub Watsona, oni zaś nie zrobiliby tego na początku 1953 roku bez pracy Rosalind.

Konflikt z Wilkinsem, zła atmosfera w pracy i brak akceptacji względem uczonej, spowodował, że pod koniec swojej kariery naukowej przeniosła się do Birkbeck College. Jej siostrzeniec wspominał, że Rosalind była tak niezadowolona z [pracy w] King’s College, że wynegocjowała przeniesienie do Birkbeck [College], innej uczelni na Uniwersytecie Londyńskim. Tam w ciszy i spokoju, z dala od niezdrowej konkurencji oddała się pracy związanej z wirusologią. Szczególnie zainteresowała się wirusem mozaiki tytoniowej.

Laboratorium Rosalind Franklin w Birkbeck College (sfotografowane krótko po jej śmierci). Mieściło się na piątym piętrze zniszczonej przez bomby XVIII-wiecznej kamienicy przy Torrington Square – w dawnych kwaterach dla służby. Aparatura rentgenowska znajdowała się w piwnicy, fot. John Finch, ok. 1958, fotografia z Kolekcji Jennifer Glynn, [za:] U.S. Library of Medicine
Rosalind Franklin nigdy nie wyszła za mąż, zdaje się, że unikała bliższych kontaktów damsko-męskich. Była oddana pracy i nauce, chociaż podobno pod koniec życia się zakochała. James Watson w swojej książce pisał:

Zdecydowanie nie starała się podkreślać swej kobiecości. Choć miała dość ostre rysy, nie była zupełnie nieatrakcyjna, mogłaby się nawet podobać, gdyby wykazała choć niewielkie zainteresowanie kwestią swego wyglądu zewnętrznego. Nie poświęcała temu jednak najmniejszej uwagi. Nigdy nie używała kredki do ust, która mogłaby podkreślić czerń jej prostych włosów, a w 31. roku życia nosiła stroje odzwierciedlające całkowity brak fantazji właściwy młodej angielskiej intelektualistce.

Sądzę, że jej oddanie nauce wynikało jednak z przekonania, że nie można poświęcić się kilku sprawom jednocześnie. Kiedy jej koleżanka wróciła po porodzie do pracy Franklin powiedziała, że to nie w porządku w względem dziecka. Nie można robić źle dwóch rzeczy – powiedziała kiedyś.

Rosalind Franklin podczas pracy, ok. 1955, fotografia z Kolekcji Jennifer Glynn, [za:] U.S. Library of Medicine
W połowie 1956 roku, podczas podróży służbowej do Stanów Zjednoczonych uczona zaczęła odczuwać pewne fizyczne dolegliwości. W Nowym Jorku nabrzmiał jej brzuch tak bardzo, że miała trudność w zapięciu spódnicy. Po powrocie do Londynu poddała się badaniom. Okazało się, że ma dwa duże guzy w jamie brzusznej. Po operacji spędzała czas z przyjaciółmi, którzy wspierali ją w trudnej rekonwalescencji. Dużo czasu spędzała także z rodzicami. W trakcie leczenia nowotworu Franklin kontynuował pracę. W 1956 roku opublikowała siedem artykułów, a rok później kolejnych sześć. W sumie w ciągu czterech lat pracy w Birkbeck College Franklin była współautorką siedemnastu prac naukowych poświęconych wirusom. Trzy z nich ukazały się już po jej śmierci.

Choroba powróciła pod koniec 1957 roku. W styczniu 1958 roku wróciła do pracy. Niestety 30 marca poczuła się bardzo źle. Jej przyjaciółka Anne Sayre wspominała:

Walczyła ze śmiercią uparcie i z odwagą, planowała życie, kiedy plany były już kpiną. Umarła tak, jak żyła, z pasją do życia, z którego nigdy nie zrezygnowała. 16 kwietnia 1958 roku, w wieku trzydziestu siedmiu lat, Rosalind Franklin przegrała bitwę.

Przyczyną śmierci był zaawansowany rak jajnika z przerzutami. Została pochowana w 17 kwietnia 1958 roku.

***

Rok po jej śmierci Watson, Crick i Wilkins otrzymali Nagrodę Collinsa Warrena. Dwa lata po jej śmierci przyznano im Nagrodę Laskera. Cztery lata po jej śmierci otrzymali Nagrodę Nobla z medycyny. Podczas noblowskiego wykładu jedynie Wilkins wspomniał uczoną. Watson i Crick nie wspomnieli o Rosalind Franklin świadomie skazując ja na zapomnienie.

***

Wiara Rosalind Franklin w naukę i postęp były drogowskazem w jej życiu. W liście do ojca pisała: Nauka i życie codzienne nie mogą i nie powinny być rozdzielane. Nauka, dla mnie, daje częściowe wyjaśnienie życia… Nie akceptuję twojej definicji wiary, tj. wiary w życie po śmierci… Twoja wiara opiera się na przyszłości Twojej i innych jednostek, moja na przyszłości i losie naszych następców. Wydaje mi się, że Twoja jest bardziej samolubna… […] Nie widzę powodu, aby wierzyć, że twórca protoplazmy lub materii pierwotnej, jeśli taki istnieje, ma powody, by interesować się naszą nieistotną rasą w maleńkim zakątku wszechświata.

 

Zalecana literatura:

  1. B. Maddox, Rosalind Franklin: The Dark Lady of DNA, Harper Perennial, 2002.
  2. B. Maddox, The double helix and the ‘wronged heroine’, Nature, vol. 421, 2003, str. 407–408.
  3. J. Glynn, My Sister Rosalind Franklin, Oxford University Press, 2012.
  4. A. Sayre, Rosalind Franklin and DNA, W. W. Norton & Company 2000.
  5. S. Franklin, My aunt, the DNA pioneer, http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/2895681.stm
  6. J. Watson, Podwójna helisa. Historia odkrycia struktury DNA, Prószyński i S-ka, 1996.
  7. F. Crick, Szalona pogoń. W poszukiwaniu tajemnicy życia, Marabut, 1996.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.