Francis Crick był niesamowitym geniuszem

Life’s Greatest Secret jest opowieścią o odkryciu i złamaniu kodu genetycznego. Ten wielki przełom naukowy ma daleko idące konsekwencje dla naszego zrozumienia siebie i naszego miejsca w świecie przyrody. Kod stanowi najbardziej uderzający dowód na hipotezę Darwina, że wszystkie organizmy są ze sobą spokrewnione, daje olbrzymie nadzieje na poprawienie dobrostanu ludzkiego i zmienił sposób, w jaki myślimy o życiu.

Matthew Cobb splata naukę, biografię i anegdotę w książce, która miesza niezwykłe spostrzeżenia, teoretyczne ślepe zaułki z tempem powieści kryminalnej. Opisuje współpracę i współzawodnictwo między kilkoma najwybitniejszymi i najbardziej ekscentrycznymi umysłami dwudziestego wieku, porusza się między biologią, fizyką i chemią i pokazuje rolę, jaką odegrały komputery i cybernetyka. Opowieść obejmuje cały glob, od Cambridge w Massachusetts do Cambridge w Wielkiej Brytanii, od Nowego Jorku do Paryża, od Londynu do Moskwy. Jest to zarówno pasjonująca nauka, jak fascynująca opowieść o tym, jak uprawia się naukę.

Jest to trafny opis książki. Jestem mniej więcej w jej połowie (ma 320 stron) i jest bardzo dobra, równie dobra jak Horace Freelanda Judsona The Eighth Day of Creation (którą każdy powinien przeczytać), znakomity opis rewolucji w biologii molekularnej w dwudziestym wieku. Choć czasami te dwie książki zachodzą na siebie, opowieść Matthew koncentruje się na rozszyfrowaniu samego kodu genetycznego: jak DNA może przenosić informację, która stanowi molekularny „blueprint” ciał i zachowań organizmów.

Life’s Greatest Secret jest logicznym ciągiem dalszym Podwójnej helisy Watsona i byłoby miło czytać je jedna po drugiej, chociaż książka Watsona jest pamiętnikiem, a książka Matthew opisem historycznym. Większość z nas czytała książkę Watsona, ale nie wszyscy mogli zdać sobie sprawę z tego, że odkrycie struktury DNA było tylko początkiem zrozumienia, jak działają geny. Po tym, jak Watson, Crick, Wilkins i Franklin zrozumieli, że DNA jest podwójną helisą, a Watson i Crick rozpracowali jego budowę, genetycy mieli jeszcze całą pracę do wykonania. Budowa bowiem, choć mówi nam w jaki sposób DNA zachowuje swoją specyficzność poprzez mejozę i mitozę oraz jak mogą zachodzić mutacje, nie mówi niczego o tym, jak przekłada się na organizmy. Do tego potrzebne było zrozumienie kodu genetycznego.

Pełne zrozumienie tego kodu zabrało ponad dziesięć lat i to jest głównym przedmiotem książki (Matthew opisuje także wcześniejsze prace Avery’ego i in. o tym, jak doszli do wniosku, że to DNA, nie zaś białko, jest materiałem genetycznym oraz opowiada o pracy wspomnianych wyżej czterech detektywów DNA). Choć teraz wiemy, jak to wszystko działa, wtedy była to całkowita tajemnica i ludzie tacy jak George Gamow – przenikliwy i ekscentryczny intelekt – głosili błędne propozycje, jak na przykład, że sekwencje białek są determinowane przez aminokwasy wpasowane w szczeliny cząsteczki DNA. Naprawdę gwałtownie poszukiwano pomysłów o tym, jak to wszystko pasowało do siebie. Nic nie było wiadome o matrycowym RNA, o transportującym RNA ani o całym aparacie, dzięki któremu DNA w ostatecznym rachunku wytwarza białka. Rozpracowanie tego było ogromnym zadaniem, wymagającym zarówno zrozumienia technicznego, jak trudnej pracy eksperymentalnej. Ta opowieść jest fascynująca, jak mówi notka, i – przynajmniej mnie – książka Matthew całkowicie wciągnęła. Od czasu do czasu musiałem przerywać czytanie, żeby przetrawić i zachwycać się detektywistyczną pracą, jakiej wymagało dostrzeżenie tego, co obecnie jest normalną wiedzą w podręcznikach biologii dla liceów.

Jedną z rzeczy, która jak dotąd wybija się najsilniej w tej opowieści, jest to, że Francis Crick był niesamowitym geniuszem. Tak, on i Watson wspólnie rozszyfrowali strukturę DNA. Crick jednak pomógł następnie rozwiązać problem „translacji” i robiąc to, okazał zadziwiającą przenikliwość, dostępną tylko dla kogoś, kto ma mózg jakościowo różny od innych naukowców. Wspomnę tu trzy skoki intuicji Cricka, które były zadziwiająco prorocze i wszystkie trzy okazały się poprawne.

Pierwszym jest koncepcja transportującego RNA: tych małych cząsteczek RNA, które przyłączają aminokwasy i transportują je do rybosomów, gdzie matrycowy RNA (translatorski produkt DNA) zestawia te aminokwasy w białka. Wiadomo było, że DNA pozostaje w jądrze, ale że zarówno RNA, jak białka znajdują się w cytoplazmie, miejscu, gdzie białka mają być wytworzone. Nie było jednak oczywiste, jak RNA, produkt DNA (a ten produkt nie był znany, kiedy Crick przedstawiał swoje domysły), mógł dostać się do cytoplazmy i działać jako matryca do zestawiania białek.

W 1957 r., zaledwie cztery lata po tym, jak Crick z Watsonem zaproponowali poprawną strukturę DNA i na długo zanim kod genetyczny został rozszyfrowany, Crick miał wykład na University College London, podczas którego zastanawiał się, jak DNA koduje białka. Podjął dwa problemy: powiązanie DNA i RNA oraz to, jak sam RNA może pomóc zestawiać białka. Jego rozwiązanie, które okazało się poprawne, było zadziwiająco prorocze. Zacytuję tutaj z książki Matthew:

Podczas tego wykładu Crick skierował swój błyskotliwy umysł na oba te problemy i publicznie opisał pomysł, nad którym pracował razem z [Sydneyem] Brennerem: musi istnieć nieznana klasa małych cząsteczek, którą nazywali adaptorami, a które zbierają każdy z dwudziestu aminokwasów, zabierają je do rybosomów, żeby tam można było zestawić każde białko. Według najbardziej prawdopodobnej hipotezy istnieje jeden adaptor dla każdego typu aminokwasu i zawiera on krótki odcinek nukleotydów – mały kawałek kodu genetycznego, który może związać się z matrycą RNA w rybosomie, tak jak zestawianie się par między dwiema nićmi podwójnej helisy DNA. Równocześnie, po drugiej stronie Atlantyku, Hoagland i Zamecnik izolowali to, co później zidentyfikowano jako adaptor Cricka – z czasem znany jako transportujący RNA czyli tRNA – nie wiedząc niczego o hipotezie Cricka.

Spostrzeżenia Cricka i wkład Brennera były zadziwiające, bo w owym czasie nikt nie wiedział niczego o matrycowym RNA ani o transportującym RNA, ani o tym, jak one działają. We wszystkim poza trywialnymi szczegółami – niektóre aminokwasy mogą przyczepiać się do więcej niż jednej cząsteczki tRNA – hipoteza Cricka trafiała w dziesiątkę. A było to czyste zgadywanie.

Po drugie, Crick zrozumiał na długo zanim biolodzy ewolucyjni zaczęli w ogóle myśleć o sekwencjach DNA i białek, że te sekwencje mogą być niezmiernie wartościowe w naszej dziedzinie. Oto fragment wykładu Cricka z 1957 r. przytoczony w książce Matthew – z pewnością jeden z najbardziej dalekosiężnych wykładów naukowych wszechczasów:

 “Biolodzy powinni zdać sobie sprawę z tego, że niedługo będziemy mieć przedmiot, który można nazwać ‘taksonomia białek’ – badanie sekwencji aminokwasów w białkach organizmu i porównywanie ich między gatunkami. Można argumentować, że te sekwencje są najsubtelniejszym możliwym wyrazem fenotypu organizmu i może się w nich ukrywać olbrzymia ilość informacji ewolucyjnej”.

Jest to zdumiewająco dalekowzroczne twierdzenie, szczególnie ze strony kogoś, kto nie był nawet bliski fachu biologa ewolucyjnego. Mija cel tylko o tyle, że Crick nie wspomniał, iż DNA koduje białka, więc moglibyśmy mieć ten sam rodzaj taksonomii oparty na sekwencjach DNA, jak na sekwencjach białka. Tutaj jednak Crick widział białka jako część fenotypu organizmu, a ‘informację ewolucyjną’ jako sposób powstania różnych fenotypów z różnych białek.

Wreszcie, rok wcześniej, Crick już sformułował myśl o “centralnym dogmacie”: “od DNA do RNA do białka” i koncepcję, że żadna informacja nie może przepływać od struktury białka z powrotem do DNA. Poniżej jest pierwszy zapisany szkic tej myśli Cricka w notatkach, które robił dla siebie. Proszę zauważyć, że Crick pozwala obu cząsteczkom na udzielanie informacji o sobie (tj. pętle replikacyjne), jak również, by informacja z RNA była włączana w DNA, co później zweryfikowało odkrycie enzymu odwrotnej transkryptazy.

Tutaj są notatki Cricka z archiwum NIH z szkicem “centralnego dogmatu”, który Crick nazywał “Doktryną Trójcy”. (Patrz także “Profiles in Science” w National Library of Medicine, gdzie jest informacja o wielu głównych postaciach tej historii).

To jest niezwykłe i przyspiesza rytm mojego serca. Były to dni gigantów, na ramionach których stoimy, a Crick był największy z nich wszystkich. Nie będę tego ciągnął; jest dużo więcej w tej opowieści, którą możecie przeczytać w Life’s Greatest Secret. Dodam tylko, że jeśli choć trochę interesujecie się historią genetyki lub najbardziej iluminującym odkryciem w biologii w naszych czasach, powinniście przeczytać książkę Matthew. Tutaj jest okładka: zwróćcie uwagę na sprytne użycie zasad nukleotydów:

Na koniec, tutaj jest Francis Crick (1916-2004). Nawiasem mówiąc, zarówno on, jak Watson byli zdecydowanymi ateistami. Watson powiedział mi kiedyś, że obaj, po części, dążyli do znalezienia budowy DNA, ponieważ pokazanie, że „sekret życia” jest czysto chemiczny, położyłoby kres koncepcji, że Bóg maczał w tym palce:

Francis Crick was a fricking genius and Matthews new book

Why Evolution Is True, 15 marca 2015

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska