유전물질이 정확한 복사본을 만들 수 있는 것이 필수적입니다. 그렇지 않으면 성장으로 인해 질서가 파괴되고, 생명이 시작될 수 없으며, 유리한 형태가 자연선택에 의해 보존되지 않을 것입니다.
Maurice Hugh Frederick Wilkins는 뉴질랜드 태생의 영국 생물물리학자이자 노벨상 수상자로, 그의 연구는 물리학과 생물물리학의 여러 분야에 걸쳐 있으며, 인광, 동위원소 분리, 광학 현미경법 및 X선 회절에 대한 과학적 이해에 기여했고, 레이더 개발에도 기여했습니다. 그는 King's College London에서 DNA의 구조에 관한 작업으로 가장 잘 알려져 있습니다.
Wilkins의 DNA에 관한 작업은 두 개의 뚜렷한 단계로 나뉩니다. 첫 번째는 1948–50년으로, 그의 초기 연구에서 DNA의 첫 번째 명확한 X선 이미지를 생성했으며, 이는 James Watson이 참석한 1951년 Naples 회의에서 발표되었습니다. 두 번째 단계인 1951–52년 동안 Wilkins는 오징어 정자에서 명확한 "B형" "X" 모양의 이미지를 생성했으며, 이 이미지를 James Watson과 Francis Crick에게 보냈고, Watson은 "Wilkins... has obtained extremely excellent X-ray diffraction photographs"라고 작성하게 했습니다.
1953년, Wilkins의 동료 Rosalind Franklin은 Raymond Gosling에게 1952년에 생성했지만 King's College London을 떠나면서 "보관해둔" "B" 형태 DNA Photo 51의 고품질 이미지를 Wilkins에게 건네주도록 지시했습니다. Wilkins는 이를 Watson에게 보여주었습니다. 이 이미지와 Linus Pauling이 DNA의 잘못된 구조를 제안했다는 지식은 Watson과 Crick이 모델 구축을 재개하도록 "촉발"시켰습니다. Max Perutz를 통해 얻은 Wilkins와 Franklin의 연구 보고서의 추가 정보와 함께, Watson과 Crick은 1953년에 DNA의 이중나선 구조를 올바르게 설명했습니다.
Wilkins는 Watson–Crick DNA 모델을 계속해서 검증하고, 검증하고, 중요한 수정을 가했으며 RNA의 구조를 연구했습니다. Wilkins, Crick, Watson은 1962년 노벨 생리의학상을 수상했으며, "핵산의 분자 구조 및 생물 물질의 정보 전달에 대한 의의에 관한 발견"으로 수상했습니다.
초기 생활과 교육
Wilkins는 뉴질랜드의 Pongaroa에서 태어났으며, 그의 아버지 Edgar Henry Wilkins는 의사였습니다. 그의 가족은 Dublin에서 왔으며, 그의 부계 및 모계 할아버지는 각각 Dublin High School의 교장과 경찰청장이었습니다. Wilkins 가족은 Maurice가 6세일 때 England의 Birmingham으로 이주했습니다. 나중에 그는 Wylde Green College에 다녔고, 1929년부터 1934년까지 Birmingham의 King Edward's School에 다녔습니다.
Wilkins는 1935년에 Cambridge의 St John's College로 갔습니다. 그는 Natural Sciences Tripos를 전공으로 Physics를 전공했고, 문학 학사 학위를 받았습니다. St. John's의 Wilkins의 강사 중 한 명이었던 Mark Oliphant는 University of Birmingham의 Physics 의장으로 임명되었고, John Randall을 그의 직원으로 임명했습니다. Wilkins는 University of Birmingham에서 Randall의 박사 학생이 되었습니다. 1945년, 그들은 Royal Society의 절차에서 인광과 전자 트랩에 관한 4편의 논문을 발표했습니다. Wilkins는 1940년에 이 작업으로 박사 학위를 받았습니다.
경력 및 연구
전후 시대: 1945–50
제2차 세계대전 중 Wilkins는 Birmingham에서 개선된 레이더 화면을 개발했고, 1944–45년 동안 University of California, Berkeley의 Manhattan Project에서 동위원소 분리 작업을 했습니다.
한편, Randall은 University of St Andrews의 Physics 의장으로 임명되었습니다. 1945년, 그는 Wilkins를 University of St Andrews의 그의 부서에서 강사로 임명했습니다. Randall은 Medical Research Council MRC와 협상하여 물리학의 실험 방법을 생물학 문제에 적용하는 실험실을 설립했습니다. 이러한 학문의 결합을 생물물리학이라고 하는 것은 새로운 아이디어였습니다. MRC는 Randall에게 이것을 다른 대학에서 해야 한다고 말했습니다. 1946년 Randall은 King's College, London의 전체 Physics 부서를 담당하는 Wheatstone Physics 교수로 임명되었고, Biophysics Unit을 설립하기 위한 자금을 받았습니다. 그는 Wilkins를 그 unit의 Assistant Director로 데려왔습니다. 그들은 물리학과 생물학에 모두 훈련받은 과학자 팀을 임명했습니다. "관리 철학"은 여러 기술을 병행하여 사용하되 어떤 것이 유망한지 찾아낸 후 이들에 초점을 맞추는 것이었습니다. 가장 다양한 물리학 경험을 가진 과학자이자 unit의 Assistant Director인 Wilkins는 그의 개인 연구 프로젝트(새로운 유형의 광학 현미경 포함)에 직접 관여하는 것 외에도 다양한 프로젝트를 일반적으로 감독했습니다. King's College는 전쟁 중 폭탄으로 파괴된 Strand 수준의 College 전정 아래 지하실에 완전히 새로운 Physics 및 Engineering 부서를 건설하기 위한 자금을 받았습니다. Biophysics Unit, 몇 가지 더 많은 실험 물리학 그룹 및 이론 그룹이 1952년 초 몇 개월 동안 이동하기 시작했습니다. 실험실은 1952년 6월 27일 Lord Cherwell에 의해 공식적으로 개장되었습니다. Wilkins의 Nature 논문은 두 부서를 모두 설명했으며, college 전체 내에서 그의 리더십 역할과 명성과 일치했습니다.
DNA – 첫 번째 단계
King's College에서 Wilkins는 특히 다른 것들 중에서, 수소 정자 및 Swiss 과학자 Rudolf Signer에 의해 얻어진 송아지 흉선의 DNA에 관한 X선 회절 작업을 추구했습니다. Signer의 실험실에서 나온 DNA는 이전에 분리된 DNA보다 훨씬 더 무결했습니다. Wilkins는 X선 회절 패턴의 생성에 적합한 고도로 정렬된 DNA 배열을 포함하는 이 농축 DNA 용액에서 얇은 실을 생성하는 것이 가능했습니다. 이러한 DNA 실의 신중하게 묶인 그룹을 사용하고 수화 상태로 유지하면서, Wilkins와 대학원생 Raymond Gosling은 Signer의 샘플의 긴 얇은 DNA 분자가 이러한 실에서 규칙적인 결정질 구조를 가지고 있음을 보여주는 DNA의 X선 사진을 얻었습니다. Gosling은 나중에 "...나는 처음으로 모든 이산 회절 점들이 개발 접시의 필름에 나타나는 것을 봤을 때, 이는 정말로 eureka 순간이었습니다....우리는 DNA가 유전자 물질이었다면 우리가 방금 유전자가 결정화될 수 있다는 것을 보여주었다는 것을 깨달았습니다!"라고 말했습니다. King's College에서의 이 초기 X선 회절 작업은 1950년 5월 또는 6월에 완료되었습니다. 1950년에 촬영되고 1년 후 Naples의 회의에서 보여진 X선 회절 사진 중 하나는 James Watson의 DNA에 대한 관심을 촉발했으며, 그는 "갑자기 나는 화학에 대해 흥분했습니다.....나는 Wilkins와 함께 DNA를 작업하는 것이 가능할지 궁금해하기 시작했습니다"라고 작성했습니다. 그 시기에 Wilkins는 또한 Francis Crick에게 DNA의 중요성을 소개했습니다. Crick은 그에게 단백질에 대해 작업할 것을 조언했으며, Wilkins에게 "당신이 해야 할 일은 좋은 단백질을 찾는 것입니다"라고 말했습니다. Wilkins는 정제된 DNA 실에 대한 적절한 실험이 더 나은 X선 장비가 필요하다는 것을 알았습니다. Wilkins는 새로운 X선 튜브와 새로운 마이크로카메라를 주문했습니다. 또한 그는 Randall에게 곧 임명될 Rosalind Franklin이 단백질 용액 작업에서 벗어나 DNA 노력에 참여해야 할 것을 제안했습니다.
1950년 여름까지 Randall은 그의 실험실에서 Rosalind Franklin에게 자금을 지원할 3년 연구 펠로우십을 마련했습니다. Franklin은 Paris에서의 작업을 완료하는 데 지연되었습니다. 1950년 후반, Randall은 Franklin에게 편지를 써서 단백질을 작업하는 대신 Wilkins의 예비 작업을 활용하고 Signer의 DNA 샘플에서 만들어진 DNA 섬유의 X선 연구를 해야 한다고 알렸습니다.
Rosalind Franklin이 King's College에 도착
1951년 초 Franklin이 마침내 도착했습니다. Wilkins는 휴가 중이었고, Raymond Gosling이 그를 대신하고 Crick처럼 나선형 구조가 X선을 회절하는 방법에 대한 일반 이론을 가능하게 하는 기본 수학을 풀 Alex Stokes와 함께 초기 회의를 놓쳤습니다. DNA에 대한 작업은 몇 개월 동안 실험실에서 수행되지 않았으며, 새 X선 튜브는 Franklin을 기다리며 미사용 상태였습니다. Franklin은 Signer의 DNA를 얻었고, Gosling은 그녀의 박사 학생이 되었으며, 그녀는 DNA X선 회절 작업이 그녀의 프로젝트라는 기대를 가지고 있었습니다. Wilkins는 실험실로 돌아왔으며, Franklin이 그의 협력자이고 그들이 함께 그가 시작한 DNA 프로젝트에서 작업할 것을 기대했습니다.
Randall의 관리 스타일이 혼란과 긴장을 야기
나중에 그들 사이의 상당한 긴장으로 발전한 DNA 노력과 관련된 Franklin과 Wilkins의 역할에 대한 혼란은 명확하게 Randall에게 귀속됩니다. 그의 임명 편지에서 그는 Franklin에게 "X선 실험 노력과 관련하여 현재로서는 당신과 Gosling만 있을 것입니다"라고 말했습니다. 그러나 Randall은 Franklin에게 DNA 노력에 대한 전적인 책임을 주기로 한 결정을 Wilkins에게 알리지 않았으며, Wilkins는 Franklin의 사망 수년 후에만 그 편지를 알게 되었습니다. 그는 나중에 "내 의견은 매우 명확합니다: Randall이 Rosalind에게 Stokes와 내가 DNA에 대한 작업을 중단하고 싶다고 말하면서 우리와 상의하지 않은 것은 매우 잘못되었습니다. Raymond 이후로 그녀와 나에게 매우 해로웠습니다"라고 작성했습니다.
DNA 두 번째 단계 1951–52
1951년 11월까지 Wilkins는 세포의 DNA와 정제된 DNA가 모두 나선형 구조를 가지고 있다는 증거를 가지고 있었습니다. Alex Stokes는 나선형 회절 이론의 기본 수학을 풀었고 Wilkins의 X선 회절 데이터가 DNA의 나선형 구조를 나타냈다고 생각했습니다. Wilkins는 Watson과 Crick을 만나 그의 결과에 대해 알렸습니다. Wilkins의 이 정보와 함께 Watson이 King's College 연구 회의 중에 Franklin이 자신의 연구에 대해 말하는 것을 들었을 때 얻은 추가 정보는 Watson과 Crick이 DNA의 첫 번째 분자 모델을 만들도록 자극했습니다. 이 모델은 중심에 인산염 백본이 있는 모델이었습니다. 제안된 구조의 모델을 본 후, Franklin은 Watson과 Crick에게 그것이 잘못되었다고 말했습니다. Franklin은 두 가지 관찰을 기반으로 이를 주장했습니다. 첫째, J.M. Gulland의 실험은 염기의 CO- 및 NH2 그룹을 역정할 수 없었고, 따라서 아마도 접근 불가능했다는 것을 보였습니다. 둘째, 결정학적 증거는 DNA의 구조적 단위가 물의 첨가로 점진적으로 분리되어 겔의 형성 및 그 다음 용액으로 이어진다는 것을 보였습니다. Franklin은 이에 대한 가장 간단한 설명이 분자의 소수성 부분이 외부에 있는 것이라고 믿었습니다. Crick은 Wilkins에게 추가적인 분자 모델링 노력을 계속하도록 시도했지만, Wilkins는 이 접근 방식을 취하지 않았습니다.
1952년 초, Wilkins는 매우 격려적인 Sepia 정자에 대한 일련의 실험을 시작했습니다. "나는...전년도보다 훨씬 더 명확한 패턴을 얻었습니다.....Bragg를 우연히 만났을 때 나는 패턴을 그에게 보였고, 이는 매우 명확하게 DNA의 나선형 구조에 대한 강력한 증거를 제시했습니다....예리한 정자 패턴은 매우 영감적이었고, 생물 화학자에 의해 추출된 정제된 DNA이 아니라 정자가 실제 살아있는 물체였다는 특별한 관심을 가지고 있었습니다". Wilkins는 특히 살아있는 샘플이 의미 있는 X선 회절 패턴을 산출할 것인지 여부에 관심이 있었습니다 – 그의 결과는 그들이 할 수 있다는 것을 보였습니다.
1952년 동안 Franklin은 또한 분자 모델링 노력에 참여하기를 거부했고 그녀의 X선 회절 데이터 Patterson 합성의 단계별 상세 분석을 계속했습니다. 1952년 봄까지 Franklin은 Randall로부터 그녀의 펠로우십을 양도하도록 요청할 수 있는 허가를 받았으며, 그녀는 King's College를 떠나 역시 London의 Birkbeck College의 John Bernal의 실험실에서 작업할 수 있었습니다. Franklin은 1953년 3월 중순까지 King's College에 머물렀습니다.
Linus Pauling은 DNA의 제안된 하지만 부정확한 구조를 발표했으며, Watson과 Crick이 1년 전에 한 것과 동일한 기본 오류를 범했습니다. United Kingdom에서 DNA를 작업하는 사람들 중 일부는 Pauling이 그의 오류를 인식하고 DNA 모델의 외부에 핵산염 체인의 백본을 놓으면 Pauling이 DNA 구조를 빠르게 풀 것을 두려워했습니다. 1952년 3월 이후 Franklin은 덜 수화된 DNA의 A형에 대한 X선 데이터에 집중했고, Wilkins는 수화된 B형에서 작업하려고 시도했습니다. Wilkins는 Franklin이 좋은 DNA의 모두를 가지고 있었기 때문에 방해를 받았습니다. Wilkins는 새로운 DNA 샘플을 얻었지만, 1950년에 얻었던 원본 샘플만
