Genetik materyalin kendisinin tam kopyalarını yapabilmesi çok önemlidir; aksi takdirde büyüme düzensizlik yaratır, hayat ortaya çıkamazdı ve uygun formlar doğal seleksiyonla korunmazdı.
Maurice Hugh Frederick Wilkins, Yeni Zelanda doğumlu İngiliz biyofizikçi ve Nobel ödüllü olup, araştırmaları fizik ve biyofizik alanlarında çok geniş kapsamlı, fosforescence, izotop ayrımı, optik mikroskopi ve X-ray kırınımı ile radar geliştirilmesine katkı sunmuştur. King's College London'da DNA yapısı üzerindeki çalışmasıyla en iyi bilinir.
Wilkins'in DNA üzerine yaptığı çalışma iki farklı döneme ayrılır. Birincisi 1948–50'de, ilk çalışmalarıyla DNA'nın ilk net X-ray görüntülerini üretti; bunları 1951'de Naples'taki bir konferansta sundu ve James Watson bu konferansı ziyaret etti. İkinci dönem 1951–52'de, Wilkins ahtapot spermasından net "B formunda" "X" şeklinde görüntüler üretmiş, bu görüntüleri James Watson ve Francis Crick'e göndermiş, Watson'un "Wilkins... oldukça mükemmel X-ray kırınım fotoğrafları elde etmiş" şeklinde yazdırmasına neden olmuştur.
1953'te Wilkins'in meslektaşı Rosalind Franklin, Raymond Gosling'e 1952'de çektiği "B" formunda DNA'nın yüksek kaliteli bir görüntüsü olan Fotoğraf 51'i Wilkins'e teslim etmesini emretti; bu görüntüyü "bir kenara koymuştu" çünkü King's College London'dan ayrılıyordu. Wilkins bunu Watson'a gösterdi. Bu görüntü, Linus Pauling'in DNA'nın yanlış bir yapısını önerdiği bilgisiyle birlikte, Watson ve Crick'i model oluşturmaya "harekete geçirdi". Wilkins ve Franklin'in araştırma raporlarından Max Perutz aracılığıyla elde edilen ek bilgilerle birlikte, Watson ve Crick 1953'te DNA'nın çift sarmal yapısını doğru bir şekilde tanımladı.
Wilkins, Watson–Crick DNA modelini test etmeye, doğrulamaya ve önemli düzeltmeler yapmaya devam etti ve RNA yapısını inceledi. Wilkins, Crick ve Watson, 1962 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'ne layık görüldü, "nükleik asitlerin moleküler yapısı ve bunun canlı materyalde bilgi transferi için taşıdığı anlamla ilgili keşifleri için."
Erken yaşam ve eğitim
Wilkins, babası Edgar Henry Wilkins'in tıp doktoru olduğu Yeni Zelanda'nın Pongaroa şehrinde doğdu. Ailesi Dublin'den gelmişti; babası tarafından büyükbabası Dublin High School'un Müdürü, annesi tarafından büyükbabası ise Polis Şefi'ydi. Wilkins ailesi Maurice 6 yaşındayken İngiltere'nin Birmingham şehrine taşındı. Daha sonra Wylde Green College'a ve 1929'dan 1934'e kadar King Edward's School, Birmingham'a gitti.
Wilkins 1935'te Cambridge'deki St John's College'a gitti. Doğa Bilimleri Tripos'u okudu ve Fizik alanında uzmanlaşarak Bachelor of Arts derecesini aldı. Mark Oliphant, St. John's'ta Wilkins'in öğretmenlerinden biri olmuş, Birmingham Üniversitesi'nin Fizik Başkanlığına atanmış ve John Randall'ı personeliyle atamıştı. Wilkins, Birmingham Üniversitesi'nde Randall'ın doktora öğrencisi oldu. 1945'te, Kraliyet Cemiyeti Tutanakları'nda fosforescence ve elektron tuzakları üzerine dört makale yayımladılar. Wilkins, bu çalışma için 1940'ta doktorasını aldı.
Kariyer ve araştırma
Savaş sonrası yıllar: 1945–50
İkinci Dünya Savaşı sırasında Wilkins, Birmingham'da geliştirilmiş radar ekranları geliştirdi, daha sonra 1944–45 yıllarında Manhattan Projesi'nde California Üniversitesi, Berkeley'de izotop ayrımı üzerinde çalıştı.
Bu arada Randall, St Andrews Üniversitesi'nin Fizik Başkanlığına atanmıştı. 1945'te, St Andrews Üniversitesi'nde bölümünde Wilkins'i Asistan Öğretim Görevlisi olarak atadı. Randall, Tıbbi Araştırma Konseyi MRC ile fizik deneysel yöntemlerini biyoloji problemlerine uygulamak için bir laboratuvar kurmak konusunda müzakere ediyordu. Bu disiplinlerin biyofizik olarak birleştirilmesi yeni bir fikirdi. MRC, Randall'a bunun başka bir üniversitede yapılması gerektiğini söyledi. 1946'da Randall, King's College, London'da tüm Fizik departmanından sorumlu Wheatstone Profesörlüğü'ne atandı ve Biyofizik Birimi kurmak için finansman aldı. Wilkins'i birim Müdür Yardımcısı olarak yanına getirdi. Hem fiziksel hem de biyolojik bilimlerde eğitim almış bir bilim insanı ekibi atadılar. "Yönetim felsefesi" birçok tekniği paralel olarak keşfetmek, hangisinin umut vaat ettiğini görmek ve ardından bunlara odaklanmaktı. Wilkins, fizik bilgisinde en çeşitli deneyime sahip bilim insanı ve birimin Müdür Yardımcısı olarak, çeşitli projelerinin genel denetiminin yanı sıra yeni optik mikroskopi türleri içeren kişisel araştırma projelerine doğrudan katılımı vardı. King's College, Savaş sırasında bombalarla yıkılan Strand seviyesi College avlusu altındaki vault'ların yerinde tamamen yeni Fizik ve Mühendislik Departmanları inşa etmesi için finansman aldı. Biyofizik Birimi, birkaç deneysel fizik grubu ve teorik grup, 1952'nin erken aylarında taşınmaya başladı. Laboratuvarlar resmen Lord Cherwell tarafından 27 Haziran'da açıldı. Wilkins'in Nature için yazısı her iki departmanı da açıklamıştı; bu, kolej içinde liderlik rolü ve prestijine uygundu.
DNA – Birinci Faz
King's College'da Wilkins, diğerleri arasında, İsviçreli bilim insanı Rudolf Signer tarafından elde edilen dana timusu'ndan elde edilen koyun sperması ve DNA üzerinde X-ray kırınım çalışmaları yaptı. Signer'in laboratuvarından alınan DNA, önceden izole edilmiş DNA'dan çok daha bütündü. Wilkins, bu konsantre DNA çözeltisinden X-ray kırınım desenleri üretmek için uygun yüksek derecede düzenli DNA dizileri içeren ince filamentler üretmenin mümkün olduğunu keşfetti. Dikkatle paketlenmiş bu DNA filamentlerinin bir grubunu kullanarak ve onları nemli tutarak, Wilkins ve doktora öğrencisi Raymond Gosling, Signer'den alınan numunedeki uzun, ince DNA molekülünün bu filamentlerde düzenli, kristal benzeri bir yapı gösterdiğini gösteren DNA'nın X-ray fotoğraflarını elde etti. Gosling daha sonra "Ne zaman... ilk olarak tüm bu ayrı kırınım noktalarını gördüm ... geliştirme kabında ortaya çıkan filim gerçekten bir eureka anıydı .... DNA gen materyali ise, genlerin kristalleşebileceğini gösterdik diye anladık!" dedi. King's College'daki bu ilk X-ray kırınım çalışması Mayıs veya Haziran 1950'de yapıldı. Bir yıl sonra Naples'te toplantıda gösterilen 1950'de çekilen X-ray kırınım fotoğraflarından biri, James Watson'un DNA'ya ilgisini uyandırdı ve "Aniden kimyaya heyecan duymaya başladım ..... Wilkins'le DNA üzerinde çalışmaya katılıp katılamayacağını merak etmeye başladım" yazmasına neden oldu. O zaman Wilkins ayrıca Francis Crick'i DNA'nın önemine tanıştırdı. Crick ona, "yapmanız gereken şey kendinize iyi bir protein bulmaktır" diye tavsiye verdi. Wilkins, saflaştırılmış DNA filamentleri üzerinde yapılacak düzgün deneyler için daha iyi X-ray ekipmanına ihtiyaç duyacağını biliyordu. Wilkins yeni bir X-ray tüpü ve yeni bir mikrokamera sipariş etti. Ayrıca yakında atanacak Rosalind Franklin'in protein çözeltileri üzerindeki çalışmadan DNA çalışmasına katılmak üzere yeniden atanmasını Randall'a önerdi.
1950'nin yazına kadar Randall, Rosalind Franklin'i laboratuvarında üç yıl süreyle araştırma bursunun karşılanması için düzenlemişti. Franklin Paris'teki çalışmasını tamamlamada gecikti. 1950'nin sonunda, Randall Franklin'e, protein üzerinde çalışmak yerine, Wilkins'in ön çalışmalarından yararlanması gerektiğini ve Signer'in DNA örneklerinden yapılan DNA liflerinin X-ray çalışmalarını yapması gerektiğini bildirmek için mektup yazdı.
Rosalind Franklin King's College'a varır
1951'nin başlarında Franklin sonunda vardı. Wilkins tatilde idi ve Raymond Gosling'in yanı sıra Alex Stokes'un kendisi için temsil ettiği ilk toplantıyı kaçırdı; Crick gibi, Stokes de helical yapıların X-ışınları nasıl kırdığının genel bir teorisini mümkün kılan temel matematik çözecekti. Laboratuvarda birkaç ay boyunca DNA üzerinde hiçbir çalışma yapılmamıştı; yeni X-ray tüpü Franklin'i beklemek için kullanılmadı. Franklin sonunda Signer'den DNA aldı, Gosling onun doktora öğrencisi oldu ve DNA X-ray kırınım çalışması onun projesi olduğu beklentisine sahipti. Wilkins laboratuvara geri döndü ve Franklin'in onun işbirlikçisi olacağını ve başlattığı DNA projesinde birlikte çalışacaklarını bekledi.
Randall'ın yönetim tarzı karışıklık ve gerginlik yaratır
Franklin'in ve Wilkins'in DNA çabalarıyla ilişkili rolleri hakkında ortaya çıkan ve daha sonra aralarında önemli gerginliğe dönüşen karışıklık açıkça Randall'a atfedilir. Atama mektubunda Franklin'e "deneysel X-ray çalışması açısından, şu anda sadece siz ve Gosling olacaksınız" dedi. Ancak Randall, Franklin'e DNA çabası konusunda tek sorumluluk vermek kararını Wilkins'e hiçbir zaman bildirmedi ve Wilkins yalnızca Franklin'in ölümünden yıllar sonra mektuptan haberdar oldu. Daha sonra "Benim görüşüm çok açıktır: Randall, Franklin'e Stokes ve ben DNA üzerindeki çalışmamızı durdurmak istediğimizi söylemek çok yanlıştır, bize danışmadan. Sonra Raymond buna çok zarar verdi, hem ona hem de bana" diye yazdı.
DNA İkinci Faz 1951–52
1951 Kasım'a kadar Wilkins, hücrelerdeki DNA'nın ve saflaştırılmış DNA'nın helical bir yapıya sahip olduğu kanıtları vardı. Alex Stokes helical kırınım teorisinin temel matematikini çözmüş ve Wilkins'in X-ray kırınım verilerinin DNA'da helical bir yapıyı gösterdiğini düşünmüştü. Wilkins, Watson ve Crick'le görüştü ve onlara sonuçları hakkında bilgi verdi. Wilkins'ten gelen bu bilgi, Watson'un King's College araştırma toplantısında Franklin'in araştırması hakkında konuşmasını duyduğunda elde edilen ek bilgilerle birlikte, Watson ve Crick'i DNA'nın ilk moleküler modelini oluşturmaya teşvik etti; fosfat omurgaları merkezdeki bir model. Önerilen yapı modelini görüş kontrol ettikten sonra Franklin, Watson ve Crick'e bunun yanlış olduğunu söyledi. Franklin bunu iki gözleme dayanarak söyledi. Birincisi, J.M. Gulland tarafından yapılan deneyler, bazların CO- ve NH2 gruplarının titre edilemediğini ve bu nedenle muhtemelen erişilemez olduğunu gösterdi. İkincisi, kristalografik kanıt, DNA'nın yapı birimlerinin su eklenmesiyle kademeli olarak ayrıldığını, jel oluşumuna ve ardından çözüme yol açtığını gösterdi. Franklin, bunun en basit açıklamasının, molekülün hidrofilik kısmının dış tarafta olmasıdır diye inanıyordu. Crick, Wilkins'i ek moleküler modelleme çalışmalarını devam ettirmeye çalıştı, ancak Wilkins bu yaklaşımı benimsemedi.
1952'nin başlarında Wilkins, sepia sperması üzerinde çok teşvik edici olan bir dizi deneye başladı. "Ben ... önceki yıldan çok daha net desenler elde ettim ..... Bragg'ı tesadüfen karşılaştığımda ona deseni gösterdim çok net bir şekilde DNA için helical bir yapının güçlü kanıtını sundu .... keskin sperm desenleri çok ilham verici oldu ve kimyagerler tarafından canlı materyalden çıkarılan saflaştırılmış DNA değil, gerçek canlı nesneler oldukları özel ilgiyi taşıyordu". Wilkins, özellikle canlı örneklerin anlamlı X-ray kırınım desenleri verup veremeyeceğinden emin değildi – sonuçları bunun mümkün olduğunu göstermiştir.
1952 boyunca Franklin da moleküler modelleme çabalarına katılmayı reddetti ve X-ray kırınım verilerinin adım adım ayrıntılı analizine devam etti Patterson sentezi. 1952'nin ilkbaharına kadar, Franklin, King's College'dan ayrılabilmesi ve Londra'daki Birkbeck College'taki John Bernal'ın laboratuvarında çalışabilmesi için bursunu transfer etmesi için Randall'dan izin almıştı. Franklin 1953'ün Mart ortasına kadar King's College'da kaldı.
Linus Pauling, DNA'nın önerilen ancak yanlış bir yapısını yayınlamıştı; Watson ve Crick'in bir yıl önce yaptıkları aynı temel hatayı yapıştı. Birleşik Krallık'ta DNA üzerinde çalışan bazı kişiler, Pauling'in hatasını fark edip ve nükleotit zincirlerinin omurgalarını DNA modelinin dışına koyarsa DNA yapısını hızlı bir şekilde çözeceğinden endişe ediyordu. Mart 1952'den sonra Franklin, az rehidre edilmiş A-form DNA için X-ray verilerine odaklandı, Wilkins hidre edilmiş B-formda çalışmaya çalıştı. Wilkins, Franklin'in tüm iyi DNA'ya sahip olması nedeniyle engellendi. Wilkins yeni DNA örnekleri aldı, ancak 1950'de elde ettiği orijinal numuneden o kadar iyi değildi ve Franklin kullanmaya devam etti. En yeni sonuçlarının çoğu sperm hücreleri gibi biyolojik örnekler için oldu; bunlar da DNA için helical bir yapı önermiştir. Temmuz 1952'de Franklin, ona ve Stokes'a en yeni sonuçlarının A-formun helical doğasından şüphe etmesini sağladığını bildirdi.
1953'ün başlarında Watson King's College'ı ziyaret etti ve Wilkins ona Franklin'in Mart 1952'de ürettiği B-form X-ray kırınım deseninin yüksek kaliteli görüntüsünü, şu anda Fotoğraf 51 olarak tanımlandığını gösterdi. Wilkins bu görüntüyü Franklin tarafından üretilen görüntü görüntüsünü bildirmeden veya görüntüyü üreten sorumlu araştırmacıdan yetki almadan göstermiştir. Pauling'in DNA üzerinde çalıştığı ve DNA modelini yayın için sunduğu bilgisiyle birlikte, Watson ve Crick DNA'nın yapısını çıkarmak için bir kez daha yoğun bir çaba harcadı. Max Perutz aracılığıyla, kendi tez danışmanı, Crick King's College'dan bir ilerleme raporu erişim sağladı ve Franklin'den DNA'nın tanımladığı özellikler hakkında yararlı bilgiler içeriyordu.
