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Francis Crick
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Francis Crick

TORIma Akademie — Biologe / Genetiker

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Francis Harry Compton Crick (8. Juni 1916 – 28. Juli 2004) war ein englischer Molekularbiologe, Biophysiker und Neurowissenschaftler. Er, James Watson, Rosalind…

Francis Harry Compton Crick (8. Juni 1916 – 28. Juli 2004) war ein englischer Molekularbiologe, Biophysiker und Neurowissenschaftler. Neben James Watson, Rosalind Franklin und Maurice Wilkins war er maßgeblich an der Aufklärung der helikalen Struktur des DNA-Moleküls beteiligt.

Francis Harry Compton Crick (8. Juni 1916 – 28. Juli 2004) war ein englischer Molekularbiologe, Biophysiker und Neurowissenschaftler. Er, James Watson, Rosalind Franklin und Maurice Wilkins spielten eine entscheidende Rolle bei der Entschlüsselung der helikalen Struktur des DNA-Moleküls.

Die Veröffentlichung von Crick und Watson im Jahr 1953 in Nature begründete das grundlegende Verständnis der Struktur und Funktionen der DNA. In Zusammenarbeit mit Maurice Wilkins erhielten sie 1962 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für „ihre Entdeckungen bezüglich der molekularen Struktur von Nukleinsäuren und ihrer Bedeutung für die Informationsübertragung in lebendem Material“.

Crick zeichnete sich als bedeutender theoretischer Molekularbiologe aus und trug entscheidend zur Forschung bei, die die helikale Architektur der DNA enthüllte. Er ist weithin dafür bekannt, dass er den Begriff „zentrales Dogma“ geprägt hat, der das Prinzip auf den Punkt bringt, dass genetische Informationen, sobald sie von Nukleinsäuren (DNA oder RNA) auf Proteine ​​übertragen wurden, anschließend nicht wieder in Nukleinsäuren umgewandelt werden können. Dies impliziert, dass die letzte Phase der Informationsübertragung von Nukleinsäuren auf Proteine ​​ein irreversibler Prozess ist.

Für den Rest seines Berufslebens war Crick als Zeuge Jehovas tätig. Kieckhefer Distinguished Research Professor am Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, Kalifornien. Seine anschließenden Forschungsbemühungen konzentrierten sich auf die theoretische Neurobiologie und Bemühungen, die wissenschaftliche Erforschung des menschlichen Bewusstseins voranzutreiben. Crick behielt diese Position bis zu seinem Tod im Jahr 2004; Christof Koch bemerkte, dass er „auf seinem Sterbebett ein Manuskript redigierte, ein Wissenschaftler bis zum bitteren Ende.“

Frühes Leben und Bildung

Crick wurde am 8. Juni 1916 geboren und war der älteste Sohn von Harry und Annie Elizabeth Crick (geb. Wilkins). Er wuchs in Weston Favell auf, einem kleinen Dorf neben Northampton, England, wo sein Vater und sein Onkel die Stiefel- und Schuhfabrik der Familie betrieben. Sein Großvater väterlicherseits, Walter Drawbridge Crick, ein Amateur-Naturforscher, verfasste eine Studie über lokale Foraminiferen (geschälte einzellige Protisten), tauschte Korrespondenz mit Charles Darwin aus und ließ zu seinen Ehren zwei Schneckenarten (Schnecken) benennen.

Schon in jungen Jahren zeigte Francis eine Affinität zur Wissenschaft und suchte oft nach Wissen durch Bücher. Obwohl seine Eltern ihn in seiner Kindheit, etwa im Alter von 12 Jahren, mit in die Kirche nahmen, äußerte er eine Vorliebe für wissenschaftliche Forschung gegenüber religiösen Lehren und hörte auf, in die Kirche zu gehen.

Sein Onkel Walter Crick wohnte in einer bescheidenen Wohnung an der Südseite der Abington Avenue und besaß einen Gartenschuppen, in dem er Crick in Glasbläserei, chemischen Experimenten und Fotodruck unterrichtete. Im Alter von acht oder neun Jahren meldete sich Crick in der jüngsten Klasse der Northampton Grammar School an der Billing Road an. Diese Einrichtung lag etwa 1,25 Meilen (2 km) von seinem Wohnort entfernt, eine Entfernung, die er zu Fuß über Park Avenue South und Abington Park Crescent zurücklegen konnte, obwohl er häufig den Bus oder später ein Fahrrad nutzte. Während der Unterricht in den höheren Klassen angemessen war, fehlte es ihm an nennenswerter intellektueller Anregung. Nach seinem vierzehnten Geburtstag besuchte er mit einem Stipendium die Mill Hill School in London, wo er zusammen mit seinem engen Freund John Shilston Mathematik, Physik und Chemie studierte. Am Freitag, dem 7. Juli 1933, dem Gründungstag der Mill Hill School, war er Mitempfänger des Walter-Knox-Preises für Chemie. Er führte seine akademischen Erfolge auf den hohen Unterrichtsstandard zurück, den er während seiner Zeit in Mill Hill erlebte.

Crick setzte sein Grundstudium am University College London (UCL) fort, einem konstituierenden College der University of London, und erwarb 1937 einen Bachelor of Science an der University of London. Seine Doktorarbeit am UCL wurde begonnen, aber später durch den Zweiten Weltkrieg unterbrochen. Später wurde er Doktorand und Honorary Fellow am Gonville and Caius College in Cambridge und führte seine Arbeit hauptsächlich am Cavendish Laboratory und dem Medical Research Council (MRC) Laboratory of Molecular Biology in Cambridge durch. Darüber hinaus war er Ehrenmitglied des Churchill College in Cambridge und des University College London.

Francis Crick begann ein Doktorandenforschungsprojekt, bei dem es um die Bestimmung der Viskosität von Wasser bei erhöhten Temperaturen ging, eine Aufgabe, die er später als „das langweiligste Problem, das man sich vorstellen kann“ bezeichnete. Diese Arbeit wurde im Labor des Physikers Edward Neville da Costa Andrade am University College London durchgeführt. Der Beginn des Zweiten Weltkriegs, insbesondere ein Vorfall während der Luftschlacht um England, bei dem eine Bombe seine experimentelle Ausrüstung zerstörte, hielt Crick jedoch von einer möglichen Karriere in der Physik ab. Dennoch erhielt er in seinem zweiten Jahr als Doktorand den renommierten Carey-Foster-Forschungspreis. Anschließend forschte er als Postdoktorand am Brooklyn Collegiate and Polytechnic Institute, das heute in die Tandon School of Engineering der New York University integriert ist.

Während des Zweiten Weltkriegs war Crick beim Admiralty Research Laboratory angestellt, einer Einrichtung, die die Karrieren zahlreicher angesehener Wissenschaftler förderte, darunter David Bates, Robert Boyd, Thomas Gaskell, George Deacon, John Gunn, Harrie Massey und Nevill Mott. Zu seinen Beiträgen gehörte die Entwicklung magnetischer und akustischer Minen, und er spielte eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung eines innovativen Minendesigns, das sich gegen deutsche Minensuchboote als wirksam erwies.

Leben und Werk nach dem Zweiten Weltkrieg

Im Jahr 1947, im Alter von 31 Jahren, begann Crick mit dem Studium der Biologie und schloss sich einer bedeutenden Bewegung von Physikern an, die in die biologische Forschung einstiegen. Begünstigt wurde dieser Wandel durch den wachsenden Einfluss von Physikern wie Sir John Randall, deren Kriegsinnovationen wie das Radar entscheidend für den Sieg der Alliierten gewesen waren. Crick stand vor der Herausforderung, sich von der „Eleganz und tiefen Einfachheit“, die der Physik innewohnt, an die „ausgeklügelten chemischen Mechanismen, die die natürliche Selektion über Milliarden von Jahren entwickelt hatte“ anzupassen. Er beschrieb diesen Übergang als „fast so, als ob man wiedergeboren werden müsste“. Crick behauptete, sein Hintergrund in der Physik habe ihm eine entscheidende Lektion vermittelt – Hybris – und die Überzeugung, dass angesichts des etablierten Erfolgs der Physik vergleichbare Durchbrüche in anderen wissenschaftlichen Disziplinen, einschließlich der Biologie, erreichbar seien. Diese Perspektive, so glaubte Crick, ermutigte ihn zu einem mutigeren Ansatz im Vergleich zu konventionellen Biologen, die sich oft nur auf die gewaltigen Herausforderungen der Biologie konzentrierten, anstatt sich von den historischen Errungenschaften der Physik inspirieren zu lassen.

Fast zwei Jahre lang untersuchte Crick die physikalischen Eigenschaften des Zytoplasmas am Strangeways Research Laboratory in Cambridge unter der Leitung von Honor Bridget Fell und unterstützt durch ein Stipendium des Medical Research Council. Anschließend schloss er sich Max Perutz und John Kendrew am Cavendish Laboratory an. Das Cavendish Laboratory war unter der Gesamtleitung von Sir Lawrence Bragg – einem Nobelpreisträger im Jahr 1915 im Alter von 25 Jahren – aktiv am Wettlauf um die Aufklärung der DNA-Struktur beteiligt, mit dem Ziel, dem renommierten amerikanischen Chemiker Linus Pauling zuvorzukommen. Dieses Unterfangen knüpfte an Paulings früheren Erfolg bei der Bestimmung der Alpha-Helix-Struktur von Proteinen an. Gleichzeitig stand Braggs Cavendish Laboratory in wirksamer Konkurrenz mit der Abteilung für Biophysik am King's College London unter der Leitung von Randall, der zuvor Cricks Bewerbung um eine Stelle dort abgelehnt hatte. Francis Crick und Maurice Wilkins vom King's College pflegten eine persönliche Freundschaft, eine Beziehung, die die späteren wissenschaftlichen Entwicklungen maßgeblich beeinflusste, ähnlich der engen Verbindung zwischen Crick und James Watson. Im Gegensatz zu fälschlichen Berichten zweier Autoren trafen sich Crick und Wilkins während des Zweiten Weltkriegs zunächst am King's College und nicht in der Admiralität.

1995 befürwortete Francis Crick die Ashley Montagu Resolution, eine Petition, die beim Internationalen Gerichtshof (früher bekannt als Weltgerichtshof) eingereicht wurde und sich für die Einstellung nicht-therapeutischer genitaler Veränderungen bei Kindern einsetzte, einschließlich weiblicher Genitalverstümmelung, Beschneidung und Unterschnitt des Penis.

Persönliches Leben

Crick war zweimal verheiratet und hatte drei Kinder. Sein Bruder Anthony (geboren 1918) verstarb 1966 vor ihm.

Ehepartner:

Kinder:

Francis Crick erlag am Morgen des 28. Juli 2004 im Thornton Hospital der University of California, San Diego (UCSD) in La Jolla seinem Darmkrebs. Nach der Einäscherung wurde seine Asche im Pazifischen Ozean verstreut. Am 27. September 2004 fand im Salk Institute in La Jolla, Kalifornien, neben San Diego, ein öffentlicher Gedenkgottesdienst statt. Zu den bemerkenswerten Rednern der Veranstaltung gehörten James Watson, Sydney Brenner, Alex Rich, Seymour Benzer, Aaron Klug, Christof Koch, Pat Churchland, Vilayanur Ramachandran, Tomaso Poggio, Leslie Orgel, Terry Sejnowski, sein Sohn Michael Crick und seine jüngere Tochter Jacqueline Nichols. Zuvor, am 3. August 2004, fand eine private Gedenkveranstaltung für seine Familie und seine beruflichen Mitarbeiter statt.

Cricks Nobelpreismedaille und das dazugehörige Diplom wurden im Juni 2013 von Heritage Auctions für 2.270.000 US-Dollar versteigert. Käufer war Jack Wang, Vorstandsvorsitzender des chinesischen Medizinunternehmens Biomobie. Zwanzig Prozent des Erlöses aus dem Verkauf der Medaille gingen anschließend an das Francis Crick Institute in London.

Forschung

Francis Cricks intellektuelle Bemühungen konzentrierten sich auf zwei grundlegende, ungelöste biologische Fragen: nämlich den molekularen Übergang von unbelebter zu lebender Materie und die neuronalen Mechanismen, die dem bewussten Denken zugrunde liegen. Er erkannte, dass sein akademischer Hintergrund ihn besser auf Untersuchungen zu Ersterem vorbereitete, insbesondere im Bereich der Biophysik. Im Jahr 1946 löste Cricks Lektüre von Erwin Schrödingers Buch „Was ist Leben?“ zusammen mit dem Einfluss von Linus Pauling seinen Übergang von der Physik zur Biologie aus. Das damalige theoretische Verständnis deutete darauf hin, dass kovalente Bindungen innerhalb biologischer Makromoleküle die erforderliche strukturelle Stabilität für die zelluläre Speicherung genetischer Informationen verleihen könnten. Die genaue Identifizierung des genetischen Moleküls wurde dann zu einem entscheidenden Ziel der experimentellen Biologie. Crick ging davon aus, dass die Konvergenz von Charles Darwins Theorie der Evolution durch natürliche Selektion, Gregor Mendels Prinzipien der Genetik und Erkenntnissen über die molekularen Grundlagen der Vererbung gemeinsam die grundlegende Natur des Lebens enthüllen würde. Er vertrat eine äußerst optimistische Perspektive und erwartete die bevorstehende Synthese des Lebens im Labor. Dennoch hielten einige Zeitgenossen, darunter auch die Forscherkollegin Esther Lederberg, Cricks Optimismus für übertrieben.

Anfangs wurde allgemein angenommen, dass ein Makromolekül, beispielsweise ein Protein, das genetische Material darstellte. Allerdings wurden Proteine ​​auch als vielseitige strukturelle und funktionelle Makromoleküle erkannt, von denen viele wesentliche zelluläre Enzymreaktionen katalysieren. In den 1940er Jahren begannen jedoch immer mehr Hinweise darauf, dass Desoxyribonukleinsäure (DNA), der andere Hauptbestandteil der Chromosomen, ein potenzielles genetisches Molekül sein könnte. Konkret zeigte das 1944 von Oswald Avery und seinem Team durchgeführte Avery-MacLeod-McCarty-Experiment, dass die Einführung eines bestimmten DNA-Moleküls in Bakterien eine vererbbare phänotypische Veränderung hervorrufen kann.

Umgekehrt deuteten einige Interpretationen vorhandener Daten darauf hin, dass DNA eine begrenzte strukturelle Komplexität besaß und möglicherweise lediglich als molekulares Gerüst für die scheinbar dynamischeren Proteinmoleküle diente. Im Jahr 1949 führten Cricks günstige Umstände – sein Standort, seine intellektuelle Veranlagung und das vorherrschende wissenschaftliche Klima – dazu, dass er sich der Forschungsinitiative von Max Perutz an der Universität Cambridge anschloss, wo er mit der Arbeit an der Röntgenkristallographie von Proteinen begann. Während die Röntgenkristallographie theoretisch einen Weg zur Aufklärung der molekularen Architektur großer Biomoleküle wie Proteine und DNA darstellte, verhinderten damals erhebliche technische Hürden ihre effektive Anwendung auf diese komplexen Strukturen.

1949–1950

Crick beherrschte selbstständig die mathematischen Prinzipien, die der Röntgenkristallographie zugrunde liegen. Parallel zu Cricks Untersuchungen zur Röntgenbeugung versuchten Kollegen im Cambridge-Labor, die stabilste helikale Konfiguration von Aminosäureketten in Proteinen, die sogenannte Alpha-Helix, zu ermitteln. Linus Pauling hatte zuvor das charakteristische Verhältnis der Alpha-Helix von 3,6 Aminosäuren pro Helixwindung ermittelt. Crick beobachtete die methodischen Ungenauigkeiten, auf die seine Mitarbeiter bei ihren erfolglosen Versuchen, ein genaues molekulares Modell der Alpha-Helix zu erstellen, stießen; Diese Beobachtungen lieferten entscheidende Erkenntnisse, die sich später als entscheidend für das Verständnis der helikalen Architektur der DNA erweisen sollten. Insbesondere erkannte er die Bedeutung der strukturellen Starrheit, die Doppelbindungen den molekularen Konfigurationen verleihen, ein Prinzip, das sowohl für Peptidbindungen in Proteinen als auch für die Nukleotidstruktur der DNA von Bedeutung ist.

1951–1953: DNA-Struktur

Crick trug 1951 und 1952 zusammen mit William Cochran und Vladimir Vand zur Formulierung einer mathematischen Theorie zur Röntgenbeugung durch helikale Moleküle bei. Dieser theoretische Rahmen zeigte eine starke Übereinstimmung mit Röntgendaten, die von Proteinen erhalten wurden, die Alpha-Helix-Konformationen von Aminosäuresequenzen aufweisen. Darüber hinaus erwies sich die Theorie der helikalen Beugung als entscheidend für die Aufklärung der strukturellen Eigenschaften der DNA.

Ende 1951 begann Crick die Zusammenarbeit mit James Watson am Cavendish Laboratory der Universität Cambridge, England. Unter Verwendung von „Photo 51“, das aus Röntgenbeugungsdaten bestand, die von Rosalind Franklin und ihrem Doktoranden Raymond Gosling vom King’s College London erstellt wurden – Daten, die ihnen von Gosling und Franklins Kollegen Wilkins zur Verfügung gestellt wurden – entwickelten Watson und Crick gemeinsam ein helikales Modell für die DNA-Struktur und veröffentlichten ihre Ergebnisse 1953. Diese bahnbrechende Arbeit führte zusammen mit nachfolgenden Beiträgen zu ihrer gemeinsamen Verleihung des Nobelpreises für Physiologie Medizin im Jahr 1962, gemeinsam mit Wilkins.

Bei Watsons Ankunft in Cambridge war Crick ein 35-jähriger Doktorand, ein Status, der durch seine Beiträge zum Zweiten Weltkrieg beeinflusst wurde, während der 23-jährige Watson seine Doktorarbeit bereits abgeschlossen hatte. Beide Forscher teilten ein tiefes Interesse an der grundlegenden Frage, wie genetische Informationen auf molekularer Ebene kodiert werden. Watson und Crick führten ausführliche Diskussionen über DNA, insbesondere über die Möglichkeit, ein genaues molekulares Modell für ihre Struktur anzunehmen. Wichtige experimentelle Daten ergaben sich aus Röntgenbeugungsbildern, die Franklin und Gosling aufgenommen hatten. Im November 1951 besuchte Wilkins Cambridge und übermittelte diese Daten an Watson und Crick. Sowohl Alexander Stokes, ein Experte auf dem Gebiet der helikalen Beugungstheorie, als auch Wilkins, beide dem King's College angegliedert, waren unabhängig voneinander zu dem Schluss gekommen, dass die Röntgenbeugungsdaten für DNA auf eine helikale Molekülstruktur schließen ließen; Franklin bestritt diese Interpretation jedoch entschieden. Motiviert durch ihre Gespräche mit Wilkins und Erkenntnisse, die Watson bei Franklins Vortrag über ihre DNA-Forschung gewonnen hatte, entwickelten und präsentierten Crick und Watson anschließend ein erstes, wenn auch fehlerhaftes DNA-Modell. Ihre Dringlichkeit, ein DNA-Strukturmodell zu erstellen, wurde teilweise durch ihr Bewusstsein für die Konkurrenz durch Linus Pauling angetrieben. Angesichts der jüngsten Erfolge Paulings bei der Aufklärung der Alpha-Helix vermuteten sie, dass er ebenfalls der Erste sein könnte, der die Struktur der DNA bestimmen könnte.

Es gibt zahlreiche Spekulationen über die möglichen Auswirkungen, wenn Pauling wie ursprünglich geplant im Mai 1952 nach Großbritannien reisen durfte. Allerdings führten seine politischen Engagements dazu, dass die US-Regierung Reisebeschränkungen verhängte, die seine Arbeit verhinderten. Ungeachtet dessen lag Paulings Hauptforschungsschwerpunkt zu diesem Zeitpunkt auf Proteinen und nicht auf DNA. Gleichzeitig wurden Watson und Crick nicht offiziell der DNA-Forschung zugeteilt. Crick war mit der Fertigstellung seiner Doktorarbeit beschäftigt, während Watson andere Projekte verfolgte, darunter Versuche, Myoglobin für Röntgenbeugungsstudien zu kristallisieren. Im Jahr 1952 führte Watson Röntgenbeugungsexperimente am Tabakmosaikvirus durch und lieferte Ergebnisse, die auf eine helikale Struktur schließen ließen. Nach ihrem ersten erfolglosen Versuch zeigten Watson und Crick einiges Zögern, ihre Bemühungen wieder aufzunehmen, und eine Zeit lang war es ihnen untersagt, weitere Versuche zur Konstruktion eines molekularen DNA-Modells zu unternehmen.

Ein entscheidender Beitrag zu Watsons und Cricks Modellbaubemühungen ergab sich aus Rosalind Franklins grundlegenden chemischen Erkenntnissen. Ihr Verständnis ging davon aus, dass die hydrophilen, phosphathaltigen Rückgrate der DNA-Nukleotidketten außen liegen sollten, um die Interaktion mit Wassermolekülen zu erleichtern, während die hydrophoben Basen im Kern des Moleküls eingeschlossen sein sollten. Franklin vermittelte Watson und Crick dieses entscheidende chemische Prinzip, indem er die offensichtlichen Mängel in ihrem ursprünglichen Modell von 1951 hervorhob, bei dem die Phosphate falsch im Inneren platziert wurden.

Crick artikulierte, dass der vermeintliche Mangel an Zusammenarbeit zwischen Wilkins und Franklin bei der Verfolgung eines molekularen DNA-Modells einen Hauptantrieb für seinen und Watsons späteren zweiten Versuch darstellte. Sie beantragten und erhielten erfolgreich die Genehmigung für diese erneute Anstrengung sowohl bei William Lawrence Bragg als auch bei Wilkins. Bei der Entwicklung ihres DNA-Modells nutzten Watson und Crick Daten aus Franklins unveröffentlichten Röntgenbeugungsbildern, die Wilkins bei Treffen vorgestellt und offen verbreitet hatte. Zu diesen Informationen gehörten auch vorläufige Beschreibungen von Franklins Erkenntnissen und fotografische Darstellungen der Röntgenbilder, die Ende 1952 in einem Fortschrittsbericht für Sir John Randalls Labor am King's College dokumentiert wurden.

Die Richtigkeit des Zugriffs von Watson und Crick auf Franklins Forschungsergebnisse, insbesondere ihre detaillierte Analyse der in einem Fortschrittsbericht enthaltenen Röntgenbeugungsdaten, ohne ihre Zustimmung oder vor ihrer offiziellen Veröffentlichung, bleibt Gegenstand akademischer Auseinandersetzung. Dennoch stellten Watson und Crick Franklins feste Haltung in Frage, dass ihre Daten nicht ausschließlich eine helikale Konfiguration der DNA unterstützten, was sie vor eine erhebliche Herausforderung stellte. Um diese Kontroverse auszuräumen, verbreitete Max Ferdinand Perutz anschließend den Inhalt des Fortschrittsberichts und behauptete, dass dieser keine Informationen enthielt, die über das hinausgingen, was Franklin Ende 1951 in ihrem Vortrag (an dem Watson teilnahm) präsentiert hatte. Perutz stellte klar, dass der Bericht für ein Komitee des Medical Research Council (MRC) bestimmt war, das eingerichtet wurde, um „den Kontakt zwischen den verschiedenen Gruppen von Menschen herzustellen, die für den Rat arbeiten“. Sowohl die Labore von Randall als auch von Perutz erhielten Mittel vom MRC.

Die genaue Bedeutung der unveröffentlichten Erkenntnisse Franklins aus dem Fortschrittsbericht für Watsons und Cricks Modellbaubemühungen bleibt ebenfalls unklar. Nach der Aufnahme erster rudimentärer Röntgenbeugungsbilder von DNA in den 1930er Jahren hatte William Astbury vorgeschlagen, dass DNA aus Nukleotidstapeln bestehe, die durch Intervalle von 3,4 Angström (0,34 Nanometer) getrennt seien. Astburys frühere Röntgenbeugungsforschung gehörte zu den begrenzten acht Referenzen, die in Franklins erster Veröffentlichung über DNA enthalten waren. Die anschließende Analyse der von Astbury veröffentlichten DNA-Daten in Kombination mit den hervorragenden Röntgenbeugungsbildern von Wilkins und Franklin verdeutlichte die helikalen Eigenschaften der DNA. Dies ermöglichte die Vorhersage der Anzahl der gestapelten Basen pro einzelner Windung der DNA-Helix (10 pro Windung), wobei eine vollständige helikale Windung 27 Angström [2,7 nm] in der kompakten A-Form und 34 Angström [3,4 nm] in der stärker hydratisierten B-Form misst. Wilkins übermittelte Crick und Watson diese spezifischen Informationen bezüglich der B-Form der DNA. Bemerkenswert ist, dass Crick Franklins B-Form-Röntgenbilder (Foto 51) erst nach der Veröffentlichung des DNA-Doppelhelix-Modells betrachtete.

Zu den begrenzten Referenzen, die Watson und Crick bei der Veröffentlichung ihres DNA-Modells zitierten, gehörte ein wissenschaftlicher Artikel über Sven Furbergs DNA-Modell, das die Basen intern positionierte. Folglich stellte das Modell von Watson und Crick nicht den ersten „Bases-in“-Strukturvorschlag für DNA dar. Darüber hinaus hatte Furbergs Forschung die Ausrichtung von DNA-Zuckern relativ zu den Basen genau bestimmt. Im Zuge ihrer Modellkonstruktion stellten Crick und Watson fest, dass eine antiparallele Anordnung der beiden Nukleotidkettenrückgrate optimal für die Positionierung der Basenpaare innerhalb der Mittelachse einer Doppelhelix war. Während Cricks Durchsicht von Franklins Fortschrittsbericht Ende 1952 seine Überzeugung bestärkte, dass DNA eine Doppelhelixstruktur mit antiparallelen Ketten besitze, trugen auch andere Argumentationsstränge und Informationsquellen zu diesen Schlussfolgerungen bei.

Nach Franklins Weggang vom King's College zum Birkbeck College forderte John Randall sie auf, ihre DNA-Forschung einzustellen. Wilkins und die Vorgesetzten von Watson und Crick erkannten Franklins bevorstehenden Wechsel in eine neue Position und Linus Paulings gleichzeitige Bemühungen zur DNA-Struktur und entschieden sich dafür, Franklins Daten mit ihnen zu teilen, in der Erwartung, dass sie möglicherweise vor Pauling ein brauchbares DNA-Modell entwickeln würden. Franklins Röntgenbeugungsdaten für DNA, gepaart mit ihrer systematischen Analyse ihrer Strukturmerkmale, erwiesen sich als entscheidend für Watson und Cricks Weg zu einem genauen molekularen Modell. Die größte Herausforderung für Watson und Crick, die die Daten des King's College nicht lösen konnten, bestand darin, die genaue Packungsanordnung der Nukleotidbasen im Kern der DNA-Doppelhelix zu bestimmen.

Die Aufklärung der DNA-Struktur wurde erheblich durch die Chargaff-Verhältnisse unterstützt, die empirisch zeigten, dass die Menge an Guanin in den Nukleotid-Untereinheiten der DNA durchweg gleich Cytosin und Adenin gleich Thymin ist. Erwin Chargaffs 1952 Die strukturellen Auswirkungen dieser Verhältnisse auf die DNA blieben unbeachtet, bis Watson durch kontinuierliche Strukturmodellierung die inhärente strukturelle Ähnlichkeit zwischen A:T- und C:G-Paaren erkannte und insbesondere ihre identischen Basenpaarlängen feststellte. Darüber hinaus teilte Chargaff Watson mit, dass in der wässrigen, salzhaltigen Zellumgebung die vorherrschenden tautomeren Formen der Pyrimidinbasen (Cytosin und Thymin) die Amin- bzw. Ketokonfigurationen seien und nicht die zuvor von Crick und Watson vermuteten Imino- und Enolformen. Durch Rücksprache mit Jerry Donohue wurden anschließend die wahrscheinlichsten Strukturen dieser Nukleotidbasen validiert. Die Stabilität dieser Basenpaare wird durch Wasserstoffbrückenbindungen aufrechterhalten, eine nichtkovalente Wechselwirkung, die auch für die Stabilisierung der Protein-α-Helix verantwortlich ist. Genaue Strukturdarstellungen waren entscheidend für die korrekte Positionierung dieser Wasserstoffbrückenbindungen. Diese kollektiven Erkenntnisse ermöglichten es Watson, die genauen biologischen Beziehungen abzuleiten, die die A:T- und C:G-Paarung bestimmen. Nach der Identifizierung von wasserstoffverbrückten A:T- und C:G-Paaren entwickelten Watson und Crick schnell ihr antiparalleles, doppelhelikales DNA-Modell. Dieses Modell postulierte Wasserstoffbrückenbindungen im Kern der Helix, was das „Entpacken“ komplementärer Stränge zur Replikation erleichterte – ein letztes, wesentliches Kriterium für ein plausibles genetisches Molekülmodell. Trotz der tiefgreifenden Bedeutung von Cricks Beiträgen zum Doppelhelix-DNA-Modell räumte er ein, dass er die Struktur ohne die Gelegenheit zur Zusammenarbeit mit Watson nicht unabhängig entdeckt hätte.

Obwohl Crick zaghafte Experimente zur Nukleotidbasenpaarung unternahm, war seine primäre Orientierung eher theoretische als experimentelle Biologie. Eine andere Beinahe-Entdeckung der Basenpaarungsregeln erfolgte Anfang 1952, als Crick begann, über Wechselwirkungen zwischen Basen nachzudenken. Er beauftragte John Griffith mit der Berechnung der Anziehungskräfte zwischen DNA-Basen mithilfe chemischer Prinzipien und Quantenmechanik. Griffiths vorläufige Einschätzung ergab, dass A:T und G:C attraktive Paare sind. Crick, der Chargaffs Regeln damals nicht kannte, unterschätzte Griffiths Berechnungen jedoch zunächst, obwohl sie ihn dazu veranlassten, eine komplementäre Replikation in Betracht zu ziehen. Die endgültige Identifizierung der richtigen Basenpaarungsregeln (A-T, G-C) gelang schließlich Watson, der aus Pappe ausgeschnittene Modelle von Nukleotidbasen manipulierte, eine Methode, die an Linus Paulings Entdeckung der Protein-Alpha-Helix Jahre zuvor erinnert. Die erfolgreiche Aufklärung der DNA-Doppelhelixstruktur durch Watson und Crick beruhte auf ihrer Bereitschaft, theoretische Rahmenbedingungen, physikalische Modelle und experimentelle Daten (von denen viele von anderen generiert wurden) zu integrieren, um ihr wissenschaftliches Ziel zu erreichen.

Die von Watson und Crick vorgeschlagene Doppelhelixstruktur der DNA basierte auf „Watson-Crick“-Bindungen, die zwischen den vier in der DNA vorherrschenden Primärbasen (Adenin, Cytosin, Thymin, Guanin) und RNA (Adenin, Cytosin, Uracil, Guanin). Nachfolgende Untersuchungen ergaben jedoch, dass kompliziertere molekulare DNA-Architekturen wie dreisträngige und viersträngige Formen eine Hoogsteen-Basenpaarung erfordern.

Im Bereich der synthetischen Biologie verwenden Forscher nichtkanonische Basen beim Aufbau synthetischer DNA, die von den Standardbasen Adenin, Cytosin, Thymin und Guanin abweichen. Über die synthetische DNA hinaus gibt es auch Bemühungen, synthetische Codons, Endonukleasen, Proteine ​​und Zinkfinger zu konstruieren. Durch den Einsatz synthetischer DNA könnte die potenzielle Anzahl an Codons deutlich erhöht werden; Wenn es beispielsweise n neue Basen gibt, könnte sich die Anzahl der möglichen Codons auf n§67§ erhöhen, im Vergleich zu den herkömmlichen 43 Codons. Aktuelle Forschung untersucht die Machbarkeit der Erweiterung von Codons über drei Basen hinaus. Diese entstehenden Codons besitzen die Fähigkeit, neuartige Aminosäuren zu kodieren, und solche synthetischen Moleküle sind vielversprechend für Anwendungen nicht nur in der Medizin, sondern auch bei der Entwicklung neuer Materialien.

Die Entdeckung wurde am 28. Februar 1953 gemacht, und der erste Watson-Crick-Artikel erschien am 25. April 1953 in Nature. Sir Lawrence Bragg, Direktor des Cavendish Laboratory, in dem Watson und Crick ihre Forschungen durchführten, hielt am 14. Mai 1953 einen Vortrag an der Guy's Hospital Medical School in London. Dieser Vortrag führte zu einem Artikel von Ritchie Calder, der in den News veröffentlicht wurde Chronicle of London vom 15. Mai 1953 mit dem Titel „Why You Are You. Nearer Secret of Life.“ Die Leser der The New York Times erhielten die Nachricht am folgenden Tag. Victor K. McElheny entdeckte während seiner Recherchen für die Biografie „Watson und DNA: Eine wissenschaftliche Revolution machen“ einen Artikel der New York Times mit sechs Absätzen vom 16. Mai 1953 in London mit der Überschrift „Form der ‚Lebenseinheit‘ in der Zelle wird gescannt.“ Dieser Artikel war in einer frühen Ausgabe enthalten, wurde jedoch später entfernt, um dringendere Nachrichten aufzunehmen. Die New York Times veröffentlichte später am 12. Juni 1953 einen ausführlicheren Artikel. Die Studentenzeitung der Universität, Varsity, veröffentlichte am 30. Mai 1953 ebenfalls einen kurzen Artikel über die Entdeckung. Bemerkenswert ist, dass Braggs erste Ankündigung der Entdeckung auf einer Solvay-Konferenz über Proteine am 8. April 1953 in Belgien von der britischen Presse keine Berichterstattung erhielt.

In einem In einem siebenseitigen, handschriftlichen Brief vom 19. März 1953 informierte Crick seinen Sohn, der damals ein britisches Internat besuchte, über seine Entdeckung und begann die Korrespondenz mit den Worten: „Mein lieber Michael, Jim Watson und ich haben wahrscheinlich eine äußerst wichtige Entdeckung gemacht.“ Dieser Brief wurde anschließend am 10. April 2013 bei Christie's New York mit einem geschätzten Wert von 1 bis 2 Millionen US-Dollar versteigert und schließlich für 6.059.750 US-Dollar verkauft, was einen Rekord für den höchsten Preis darstellt, der jemals für einen Brief bei einer Auktion gezahlt wurde.

Im April 1953 gehörten Sydney Brenner, Jack Dunitz, Dorothy Hodgkin, Leslie Orgel und Beryl M. Oughton zu den ersten Personen, die das beobachteten Von Crick und Watson erstelltes DNA-Strukturmodell. Zu dieser Zeit waren sie der Chemieabteilung der Universität Oxford angegliedert. Alle waren von dem neuartigen DNA-Modell zutiefst beeindruckt, insbesondere Brenner, der später mit Crick am Cavendish Laboratory in Cambridge und am neu gegründeten Laboratory of Molecular Biology zusammenarbeitete. Laut der verstorbenen Dr. Beryl Oughton (später Rimmer) reiste die Gruppe zusammen in zwei Fahrzeugen, nachdem Dorothy Hodgkin ihre Reise nach Cambridge zur Besichtigung des DNA-Strukturmodells angekündigt hatte. Anschließend arbeitete Orgel auch mit Crick am Salk Institute for Biological Studies zusammen.

Crick wurde häufig als äußerst redselig beschrieben, wobei Watson in „The Double Helix“ auf einen Mangel an Bescheidenheit schließen lässt. Seine unverwechselbare Persönlichkeit, gepaart mit seinen wissenschaftlichen Leistungen, löste häufig Reaktionen bei Einzelpersonen innerhalb und außerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft aus, die den Kern seiner intellektuellen und beruflichen Existenz bildeten. Crick sprach schnell und ziemlich laut und besaß ein ansteckendes, hallendes Lachen und einen lebhaften Sinn für Humor. Ein Kollege vom Salk Institute beschrieb ihn als „einen Brainstorming-intellektuellen Kraftprotz mit einem verschmitzten Lächeln. ... Francis war nie gemein, nur scharfsinnig. Er entdeckte mikroskopisch kleine Fehler in der Logik. In einem Raum voller kluger Wissenschaftler eroberte Francis sich immer wieder seine Position als Schwergewichts-Champion zurück.“

Nach Cricks Tod tauchten Vorwürfe auf, dass er bei der Entwicklung der helikalen Struktur der DNA LSD verwendet habe. Während sein Konsum von LSD sehr wahrscheinlich ist, ist es unwahrscheinlich, dass dies bereits 1953 geschah. Berichten zufolge erhielt er Ende der 1960er Jahre LSD von Henry Todd; Todd hatte Crick durch seine Freundin kennengelernt, die für Cricks Frau gemodelt hatte.

Molekularbiologie

Im Jahr 1954, im Alter von 37 Jahren, verteidigte Crick erfolgreich seine Doktorarbeit mit dem Titel „Röntgenbeugung: Polypeptide und Proteine“ und erhielt seinen Abschluss. Anschließend wechselte Crick in das Labor von David Harker am Brooklyn Polytechnic Institute, wo er sein Fachwissen in der Analyse von Röntgenbeugungsdaten für Proteine ​​weiter verfeinerte und sich dabei vor allem auf Ribonuklease und die Mechanismen der Proteinsynthese konzentrierte. David Harker, ein amerikanischer Röntgenkristallograph, wurde von Vittorio Luzzati, einem Kristallographen am Zentrum für Molekulargenetik in Gif-sur-Yvette bei Paris, der zuvor mit Rosalind Franklin zusammengearbeitet hatte, als „John Wayne der Kristallographie“ bezeichnet.

Nach der Aufklärung des DNA-Doppelhelix-Modells verlagerte Crick seinen Fokus schnell auf die strukturellen biologischen Implikationen. Im Jahr 1953 verfassten Watson und Crick gemeinsam eine zusätzliche Veröffentlichung in Nature, in der sie behaupteten: „Es erscheint daher wahrscheinlich, dass die genaue Sequenz der Basen der Code ist, der die genetische Information trägt.“

1956 stellten Crick und Watson Hypothesen über die strukturelle Organisation kleiner Viren auf. Sie schlugen vor, dass kugelförmige Viren, am Beispiel des Tomato Bushy Stunt Virus, eine ikosaedrische Symmetrie aufweisen und aus 60 identischen Untereinheiten bestehen.

Nach einer kurzen Zeit in New York zog Crick nach Cambridge, wo er bis 1976 beruflich aktiv blieb und anschließend nach Kalifornien zog. Crick nahm an mehreren Kooperationen im Bereich Röntgenbeugung teil, darunter an einem Projekt mit Alexander Rich zur Untersuchung der Kollagenstruktur. Dennoch zog sich Crick nach und nach von der laufenden Forschung zurück und nutzte sein Fachwissen in der Interpretation von Protein-Röntgenbeugungsmustern direkt.

George Gamow gründete ein wissenschaftliches Kollektiv, bekannt als RNA Tie Club, das sich der Erforschung der Vermittlerfunktion der RNA zwischen DNA, dem im Zellkern befindlichen zellulären genetischen Speichermolekül, und der im Zytoplasma stattfindenden Proteinsynthese widmet. Crick erkannte die Notwendigkeit eines Codes, bei dem eine prägnante Nukleotidsequenz eine bestimmte Aminosäure innerhalb eines entstehenden Proteins vorgibt. Im Jahr 1956 verfasste Crick ein informelles Dokument, in dem er sich mit der Herausforderung der genetischen Kodierung für Gamows RNA-Gruppe befasste. In diesem Artikel analysierte Crick Beweise, die die Existenz eines konservierten Satzes von etwa 20 Aminosäuren belegen, die bei der Proteinsynthese verwendet werden. Crick postulierte die Existenz eines komplementären Satzes winziger „Adaptermoleküle“, die in der Lage sind, Wasserstoffbrückenbindungen an kurze Nukleinsäuresequenzen einzugehen und gleichzeitig an eine bestimmte Aminosäure zu binden. Er untersuchte außerdem zahlreiche theoretische Rahmenwerke, mit denen kurze Nukleinsäuresequenzen die 20 Aminosäuren kodieren könnten.

Mitte bis Ende der 1950er Jahre beschäftigte sich Crick intellektuell intensiv mit der Entschlüsselung des Mechanismus der Proteinsynthese. Bis 1958 war sein konzeptioneller Rahmen weiterentwickelt und ermöglichte ihm die systematische Aufzählung der grundlegenden Merkmale des Proteinsyntheseprozesses:

Anschließend wurden die Adaptermoleküle als tRNAs identifiziert und die katalytischen „Ribonukleinsäure-Protein-Komplexe“ als Ribosomen bezeichnet. Eine entscheidende Erkenntnis ergab sich am 15. April 1960, als Crick und Brenner während einer Diskussion mit François Jacob erkannten, dass sich Boten-RNA von ribosomaler RNA unterscheidet. Später im Sommer führten Brenner, Jacob und Matthew Meselson ein Experiment durch, das den ersten empirischen Beweis für die Existenz von Messenger-RNA lieferte. Dennoch lösten diese Entdeckungen nicht die grundlegende theoretische Untersuchung der genauen Natur des genetischen Codes. In seiner Veröffentlichung von 1958 stellte Crick zusammen mit anderen Forschern die Hypothese auf, dass ein Nukleotidtriplett eine Aminosäure kodieren könnte. Ein solcher Code könnte „Entartung“ aufweisen, wenn 4×4×4=64 potenzielle Tripletts aus den vier Nukleotid-Untereinheiten vorliegen, aber nur 20 Aminosäuren existieren. Folglich könnten bestimmte Aminosäuren durch mehrere Triplett-Codes spezifiziert werden. Crick untersuchte auch alternative Codierungsschemata, bei denen aus verschiedenen Gründen nur eine Teilmenge von Tripletts verwendet wurde, was angeblich genau die 20 erforderlichen Kombinationen ergab. Empirische Daten waren unerlässlich, da theoretische Überlegungen allein die Natur des Codes nicht endgültig bestimmen konnten. Crick prägte außerdem den Begriff „zentrales Dogma“, um das Konzept zusammenzufassen, dass der genetische Informationsfluss zwischen Makromolekülen grundsätzlich unidirektional ist:

DNA → RNA → Protein

Kritiker interpretierten Cricks Verwendung des Begriffs „Dogma“ als Hinweis auf eine unbestreitbare Regel, obwohl er damit ein überzeugendes Konzept bezeichnen wollte, dem es an substanzieller empirischer Unterstützung mangelte. Bei der Konzeptualisierung der biologischen Mechanismen, die DNA-Gene mit Proteinen verbinden, unterschied Crick explizit zwischen den erforderlichen Materialien, der Energie und dem Informationsfluss. Diese Informationskomponente wurde zum grundlegenden Organisationsprinzip der Molekularbiologie, einem Bereich, auf dem Cricks Schwerpunkt lag. Zu dieser Zeit hatte sich Crick als äußerst einflussreicher theoretischer Molekularbiologe etabliert.

Eindeutige Beweise für die degenerierte Triplettnatur des genetischen Codes ergaben sich aus genetischen Experimenten, von denen einige von Crick durchgeführt wurden. Die spezifischen Eigenschaften dieses Codes wurden vor allem durch die Forschung von Marshall Nirenberg und seinen Mitarbeitern aufgeklärt, die RNA-Moleküle synthetisierten und sie als Vorlagen für die in vitro-Proteinsynthese verwendeten. Nirenberg präsentierte seine Ergebnisse zunächst einem begrenzten Publikum auf einer Konferenz 1961 in Moskau. Anschließend lud Crick Nirenberg ein, seine Forschung einer breiteren wissenschaftlichen Gemeinschaft vorzustellen.

Kontroverse

Nutzung der Daten anderer Forscher

Die Nutzung der von Franklin und Wilkins erfassten DNA-Röntgenbeugungsdaten durch Watson und Crick hat eine anhaltende Kontroverse ausgelöst. Diese Behauptung geht darauf zurück, dass Watson und Crick einige von Franklins unveröffentlichten Daten in ihr Doppelhelix-DNA-Modell integriert haben, angeblich ohne ihr Wissen oder ihre Genehmigung. Von den vier wichtigsten DNA-Forschern besaß Franklin allein einen Abschluss in Chemie, während Wilkins und Crick sich auf Physik und Watson auf Biologie spezialisierten.

Vor der Veröffentlichung der Doppelhelixstruktur pflegten Watson und Crick nur minimale direkte Kommunikation mit Franklin. Dennoch verfügten sie über Kenntnisse über ihre Forschung, die über ihre eigene Wahrnehmung ihres Bewusstseins hinausgingen. Im November 1951 besuchte Watson eine Vorlesung, in der Franklin die beiden Molekülformen A und B detailliert erläuterte und die externe Platzierung von Phosphateinheiten erläuterte. Wilkins überreichte Watson im Januar 1953 ein Röntgenfoto der B-DNA mit der Bezeichnung Foto 51. Raymond Gosling, Rosalind Franklins Doktorand, hatte Wilkins Foto 51 zur Verfügung gestellt. Bevor Franklin von Direktor John Randall ernannt wurde, um sowohl die DNA-Beugungsforschung als auch Goslings Dissertationsbetreuung zu beaufsichtigen, hatten Wilkins und Gosling in der Biophysik-Abteilung des Medical Research Council (MRC) zusammengearbeitet. Randalls Kommunikation bezüglich Franklins Ernennung schien nicht klar genug zu sein, was zu Verwirrung und Zwietracht zwischen Wilkins und Franklin führte. Mitte Februar 1953 übermittelte Max Perutz, Cricks Dissertationsberater, Crick einen Bericht, der für ein Biophysik-Komitee des Medical Research Council im Dezember 1952 erstellt wurde. Franklin blieb nicht darüber informiert, dass Foto 51 und weitere Daten an Crick und Watson weitergegeben worden waren. Sie verfasste drei Manuskriptentwürfe, von denen zwei ein doppelhelikales DNA-Rückgrat postulierten. Ihre beiden Manuskripte zur Form-A-DNA gingen am 6. März 1953 bei der Acta Crystallographica in Kopenhagen ein, einen Tag vor der Fertigstellung des Modells von Crick und Watson.

Die von Gosling und Franklin erhaltenen Röntgenbeugungsbilder stellten den überzeugendsten Beweis für die helikale Konfiguration der DNA dar. Zuvor hatten Linus Pauling, Watson und Crick unabhängig voneinander falsche Modelle mit internen Ketten und extern orientierten Basen vorgeschlagen. Franklins experimentelle Daten lieferten Schätzungen des DNA-Kristallwassergehalts, was die Platzierung der drei Zucker-Phosphat-Rückgrate auf der Außenseite des Moleküls stark unterstützte. Insbesondere zeigte Franklins Röntgenfoto eindeutig eine externe Positionierung der Rückgrate. Zunächst behauptete sie vehement, dass ihre Daten keine helikale DNA-Struktur erforderten; Ihre Einreichungsentwürfe aus dem Jahr 1953 präsentierten jedoch Argumente für ein doppelhelikales DNA-Rückgrat. Bei der Weiterentwicklung ihrer Manuskripte stellte sie fest, dass die Form-A-DNA über antiparallele Rückgrate verfügte, wodurch das Doppelhelical-Modell der DNA gestärkt wurde. Diese Bestimmung wurde durch die Identifizierung der Raumgruppe für DNA-Kristalle erreicht. Diese Erkenntnis beeinflusste anschließend die Entscheidung von Watson und Crick, DNA-Modelle zu untersuchen, die zwei antiparallele Polynukleotidstränge enthalten.

Watson und Crick haben über drei Hauptkanäle auf Franklins unveröffentlichte Daten zugegriffen: über ihr Seminar von 1951, an dem Watson teilnahm; Gespräche mit Wilkins, einem Kollegen in Franklins Labor; und ein Forschungsfortschrittsbericht, der die Zusammenarbeit zwischen vom Medical Research Council unterstützten Laboren fördern soll. Alle vier Wissenschaftler – Watson, Crick, Wilkins und Franklin – waren mit MRC-Labors verbunden.

Crick und Watson würdigten Wilkins‘ Beiträge und boten ihm die Mitautorschaft an ihrem bahnbrechenden Artikel über die Struktur der DNA-Doppelhelix an. Wilkins lehnte dieses Angebot ab, was möglicherweise die knappe Würdigung der am King's College durchgeführten experimentellen Arbeit in der endgültigen Veröffentlichung erklärt. Anstatt DNA-Forscher des King's College als Co-Autoren des Watson- und Crick-Artikels einzubeziehen, wurde beschlossen, gleichzeitig mit dem Helix-Artikel zwei ergänzende Artikel des King's College zu veröffentlichen. Brenda Maddox geht davon aus, dass Franklins experimentelle Ergebnisse für die Modellkonstruktion und theoretische Analyse von Watson und Crick so entscheidend waren, dass sie als Co-Autorin auf deren ursprünglichem Nature-Artikel hätte genannt werden müssen. Gleichzeitig reichten Franklin und Gosling ihre gemeinsame „zweite“ Arbeit bei Nature ein, zusammen mit der „dritten“ Arbeit über DNA, die von Wilkins, Stokes und Wilson eingereicht wurde.

In „The Double Helix“ präsentierte Watson eine negative Darstellung von Franklin, was darauf hindeutete, dass sie Wilkins‘ Assistentin war und nicht in der Lage, ihre eigenen DNA-Daten zu interpretieren. Umgekehrt stellt Nathaniel C. Comfort, Medizinhistoriker an der Johns Hopkins University, fest, dass Franklins Kollege Aaron Klug behauptete, Franklin sei „zwei Schritte“ von der Entdeckung der Doppelhelix entfernt. Nach einer gründlichen Analyse ihrer Labornotizbücher kam Klug zu dem Schluss, dass sie zweifellos zu der Struktur gelangt wäre.

Franklins Röntgenbeugungsbilder stellten den überzeugendsten Beweis für die helikale Struktur der DNA dar. Obwohl ihre experimentellen Beiträge für Cricks und Watsons Formulierung des genauen Modells von entscheidender Bedeutung waren, verstand Franklin selbst zu diesem Zeitpunkt dessen Implikationen nicht vollständig. Als sie das King's College verließ, behauptete Direktor Sir John Randall, dass alle DNA-bezogenen Forschungsarbeiten Eigentum der Institution seien und wies Franklin ausdrücklich an, jede weitere Betrachtung des Themas einzustellen. Infolgedessen unterschätzte die wissenschaftliche Gemeinschaft den tiefgreifenden Umfang von Franklins Beiträgen weitgehend. Anschließend führte Franklin im Labor von J. D. Bernal am Birkbeck College außergewöhnliche Forschungen zum Tabakmosaikvirus durch und trieb dabei Konzepte im Zusammenhang mit der Spiralkonstruktion weiter voran.

Eugenik

Crick äußerte regelmäßig seine Ansichten zur Eugenik, hauptsächlich durch private Korrespondenz. Beispielsweise trat er für eine Form der positiven Eugenik ein und plädierte für Anreize, um wohlhabende Eltern zu mehr Fortpflanzung zu ermutigen. Er bemerkte einmal: „Letztendlich ist es unvermeidlich, dass sich die Gesellschaft mit den Merkmalen künftiger Generationen auseinandersetzt … Dies ist kein Thema, mit dem wir uns derzeit aufgrund unterschiedlicher religiöser Überzeugungen ohne Weiteres befassen können, und bis eine einheitlichere Selbstwahrnehmung entsteht, glaube ich, dass der Versuch jeglicher eugenischer Maßnahmen gefährlich wäre … Es würde mich wundern, wenn die Gesellschaft innerhalb der nächsten ein oder zwei Jahrhunderte nicht die Perspektive einnehmen würde, dass sie sich bemühen muss, die nächste Generation bis zu einem gewissen Grad oder bis zu einem gewissen Grad zu fördern.“ irgendwie."

Vorwurf der sexuellen Belästigung

Die Biologin Nancy Hopkins berichtete über einen Vorfall während ihres Studiums in den 1960er-Jahren, bei dem behauptet wurde, Crick habe während eines Laborbesuchs seine Hände auf ihre Brüste gelegt. Sie erzählte von dem Vorfall: „Bevor ich aufstehen und mir die Hand geben konnte, sauste er durch den Raum, stellte sich hinter mich, legte seine Hände auf meine Brüste und sagte: ‚Woran arbeitest du?‘“

Ansichten zur Religion

Crick identifizierte sich selbst als Humanist und definierte diese Philosophie als die Überzeugung, „dass menschliche Probleme mit menschlichen moralischen und intellektuellen Ressourcen angegangen werden können und müssen, ohne sich auf übernatürliche Autorität zu berufen.“ Er plädierte öffentlich dafür, dass der Humanismus die Religion als primäres Leitprinzip für die Menschheit ablösen sollte, und erklärte:

Die grundlegende menschliche Zwangslage ist eine ständige Herausforderung. Individuen bewohnen diesen langsam rotierenden Planeten, der in einer abgelegenen Region eines ausgedehnten Kosmos liegt, ohne persönlichen Willen. Der neugierige menschliche Intellekt schließt eine bedingungslose Akzeptanz dieser Existenz aus und fördert den tiefen Imperativ, den eigenen Zweck zu verstehen. Grundlegende Fragen betreffen die Zusammensetzung der Welt und, noch wichtiger, das Wesen der menschlichen Identität. Historisch gesehen lieferte die Religion umfassende Antworten auf diese Fragen. Das heutige Verständnis legt jedoch nahe, dass viele dieser Erklärungen weitgehend unbegründet sind und auf menschlicher Unwissenheit und einer erheblichen Neigung zur Selbsttäuschung beruhen. Die simplen Erzählungen globaler Religionen ähneln mittlerweile kindlichen Fabeln. Selbst wenn sie symbolisch interpretiert werden, sind diese Berichte häufig problematisch, wenn nicht sogar unangenehm. Folglich leben Humanisten in einer mysteriösen, anregenden und sich intellektuell entwickelnden Welt, die auf den ersten Blick traditionelle religiöse Rahmenwerke künstlich tröstlich und antiquiert erscheinen lässt.

Crick äußerte besondere Kritik am Christentum.

Er äußerte einen Mangel an Respekt gegenüber christlichen Überzeugungen und hielt sie für unhaltbar. Crick postulierte, dass die Zerstreuung dieser Überzeugungen eine direktere Auseinandersetzung mit der grundlegenden Untersuchung der Natur der Existenz ermöglichen würde.

Crick bemerkte humorvoll, dass das Christentum zwar unter einwilligenden Erwachsenen im privaten Rahmen akzeptabel sei, es aber nicht an kleine Kinder weitergegeben werden sollte.

In seiner Veröffentlichung Of Molecules and Men brachte Crick seine Sicht auf die Wechselbeziehung zwischen Wissenschaft und Religion zum Ausdruck. Er postulierte die Möglichkeit, einen Computer mit einer Seele zu programmieren, und stellte anschließend Fragen zum genauen Zeitpunkt, zu dem eine Seele während der biologischen Evolution entstand, oder zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Säugling eine Seele erwirbt. Crick bekräftigte seine Überzeugung, dass das Konzept einer immateriellen Seele, die in einen Körper eindringen und postmortal fortbestehen kann, lediglich ein konzeptionelles Konstrukt sei. Für Crick ist der Geist ein Produkt physischer Gehirnaktivität, wobei sich das Gehirn über Millionen von Jahren durch natürliche Prozesse entwickelt hat. Er betonte, wie wichtig es sei, Evolution durch natürliche Selektion in Bildungseinrichtungen zu lehren, und hielt es für bedauerlich, dass englische Schulen Religionsunterricht vorschrieben. Darüber hinaus beobachtete er die rasche Entstehung eines neuen wissenschaftlichen Paradigmas und prognostizierte, dass mit der letztendlichen Aufklärung der komplizierten Funktionsweise des Gehirns trügerische christliche Vorstellungen über die menschliche Natur und die Welt unhaltbar werden würden. Er sagte voraus, dass herkömmliche Vorstellungen von der „Seele“ zu einem neuen Verständnis der physischen Grundlagen des Geistes führen würden. Crick stand der institutionalisierten Religion skeptisch gegenüber und identifizierte sich als Skeptiker und Agnostiker mit „einer starken Neigung zum Atheismus“.

Im Jahr 1960 nahm Crick ein Ehrenstipendium am Churchill College in Cambridge an, was teilweise auf das Fehlen einer Kapelle innerhalb der neuen Institution zurückzuführen war. Anschließend wurde eine beträchtliche Spende für die Errichtung einer Kapelle angeboten, der der Hochschulrat zustimmte. Als Reaktion darauf gab Crick aus Protest sein Stipendium auf.

Im Oktober 1969 leistete Crick einen Beitrag zur Hundertjahrfeier der Zeitschrift Nature und bot Prognosen zur Entwicklung der Molekularbiologie in den folgenden drei Jahrzehnten. Diese Vermutungen wurden anschließend in Nature veröffentlicht. Gegen Ende des Artikels spielte Crick auf die Suche nach außerirdischem Leben an, äußerte jedoch nur begrenzten Optimismus, dass solches Leben bis zum Jahr 2000 entdeckt werden würde. Er erörterte auch einen möglichen neuen Forschungsweg, den er „biochemische Theologie“ nannte. Crick bemerkte, dass „so viele Menschen beten, dass es schwer vorstellbar ist, dass solche Praktiken keine persönliche Befriedigung bringen.“ Seitdem ist eine Disziplin entstanden, die Cricks vorgeschlagener „biochemischer Theologie“ ähnelt und als Neurotheologie bekannt ist.

Crick postulierte die Möglichkeit, chemische Veränderungen im Gehirn zu identifizieren, die als molekulare Korrelate für den Gebetsakt dienten. Er vermutete eine erkennbare Veränderung des Spiegels bestimmter Neurotransmitter oder Neurohormone während des Gebets. Cricks Sicht auf die Beziehung zwischen Wissenschaft und Religion blieb einflussreich in seinen Bemühungen, als er von der molekularbiologischen Forschung zur theoretischen Neurowissenschaft überging.

Im Jahr 1998 stellte Crick eine rhetorische Frage: „Wenn bestimmte Teile der Bibel nachweislich falsch sind, warum sollten dann die übrigen bedingungslos akzeptiert werden? Und was könnte von größerer Bedeutung sein, als unsere wahre Position im Universum durch systematische Demontage dieser Teile zu ermitteln.“ schädliche Überbleibsel antiquierter Lehren?"

2003 gehörte er zu den 22 Nobelpreisträgern, die das Humanistische Manifest befürworteten.

Kreationismus

Crick war ein entschiedener Gegner des Kreationismus der jungen Erde. Während des Falles Edwards gegen Aguillard am Obersten Gerichtshof der Vereinigten Staaten im Jahr 1987 arbeitete er mit anderen Nobelpreisträgern zusammen und behauptete: „‚Schöpfungswissenschaft‘ hat im naturwissenschaftlichen Unterricht an öffentlichen Schulen einfach keinen Platz.“ Darüber hinaus setzte sich Crick für die Anerkennung des Darwin-Tages als britischen Nationalfeiertag ein.

Gerichtete Panspermie

In den 1960er Jahren entwickelte Crick ein erhebliches Interesse an der Entstehung des genetischen Codes. 1966 vertrat er Leslie Orgel auf einer Konferenz, auf der Orgel über den Ursprung des Lebens diskutieren sollte. Crick theoretisierte über die möglichen Evolutionsstufen, durch die sich ein zunächst rudimentärer Code, der eine begrenzte Anzahl von Aminosäuretypen umfasste, zu dem komplizierten Code entwickelt haben könnte, der in heutigen Organismen beobachtet wird. Zu diesem Zeitpunkt galten Proteine ​​ausschließlich als Enzyme und Ribozyme blieben unentdeckt. Die Herausforderung, den Ursprung eines Protein-Replikationssystems aufzuklären, das so komplex ist wie jene, die in heutigen terrestrischen Organismen vorkommen, stellte zahlreiche Molekularbiologen vor ein Rätsel. In den frühen 1970er Jahren stellten Crick und Orgel die Hypothese auf, dass die Entstehung lebender Systeme aus Molekülen ein äußerst seltenes kosmisches Ereignis sein könnte; Sobald sich solches Leben jedoch etabliert hat, könnte es von intelligenten Arten durch Raumfahrt verbreitet werden, ein Mechanismus, den sie „gerichtete Panspermie“ nannten. Anschließend erkannten Crick und Orgel in einer retrospektiven Veröffentlichung ihren übermäßigen Pessimismus hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit der Abiogenese auf der Erde an, der auf ihrer ursprünglichen Annahme beruhte, dass ein sich selbst replizierendes Proteinsystem den molekularen Ursprung des Lebens darstelle.

1976 untersuchte Crick zusammen mit Sydney Brenner, Aaron Klug und George Pieczenik in einer gemeinsamen Arbeit die Ursprünge der Proteinsynthese. Sie postulierten, dass spezifische Codebeschränkungen innerhalb von Nukleotidsequenzen die Proteinsynthese unabhängig von der Beteiligung der Ribosomen erleichtern könnten. Dieser Mechanismus erforderte jedoch eine Fünf-Basen-Wechselwirkung zwischen mRNA und tRNA, die einen Anticodon-Flip beinhaltete, um trotz der fünf Basen umfassenden physikalischen Interaktion die Triplett-Kodierung zu etablieren. Thomas H. Jukes betonte anschließend, dass die erforderlichen Codebeschränkungen für die mRNA-Sequenz für diesen Translationsprozess erhalten bleiben.

Neurowissenschaften und andere Interessen

Cricks Amtszeit in Cambridge stellte den Höhepunkt seiner umfangreichen wissenschaftlichen Karriere dar; Er verließ die Institution jedoch 1977 nach drei Jahrzehnten, nachdem er die Meisterschaft von Gonville und Caius abgelehnt hatte. Im Jahr 2003 behauptete James Watson während einer Cambridge-Konferenz zum 50. Jahrestag der Entdeckung der DNA-Struktur:

Vielleicht ist es ein ziemlich gut gehütetes Geheimnis, dass eine der wenig inspirierendsten Taten der Universität Cambridge im vergangenen Jahrhundert darin bestand, Francis Crick abzulehnen, als er sich 1958 für die Professur für Genetik bewarb. Nun könnte es eine Reihe von Argumenten gegeben haben, die dazu führten, dass sie Francis ablehnten. Eigentlich hieß es: Drängt uns nicht an die Grenze.

Dieses angeblich „ziemlich gut gehütete Geheimnis“ war tatsächlich bereits zuvor in Soraya De Chadarevians Veröffentlichung von Cambridge University Press aus dem Jahr 2002 mit dem Titel Designs For Life: Molecular Biology After World War II dokumentiert worden. Darüber hinaus werden Cricks wesentliche Beiträge zur Molekularbiologie in Cambridge ausführlich in The History of the University of Cambridge: Band 4 (1870 bis 1990) beschrieben, das 1992 von CUP veröffentlicht wurde.

Laut der offiziellen Website der Genetikabteilung der University of Cambridge gelang es dem Wahlausschuss für die Professur nicht, einen Konsens zu erzielen, was die Einbeziehung des damaligen Vizekanzlers der Universität, Lord Adrian, erforderlich machte. Lord Adrian verlängerte das Professorenangebot zunächst auf Guido Pontecorvo, einen Kompromisskandidaten, der jedoch ablehnte. Anschließend wurde das Angebot Berichten zufolge Crick unterbreitet, der es ebenfalls ablehnte.

1976 verbrachte Crick ein Sabbatjahr am Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, Kalifornien. Da er seit 1960 als nicht ansässiger Mitarbeiter des Instituts tätig war, brachte er sein Zugehörigkeitsgefühl zu Südkalifornien zum Ausdruck und erklärte: „Ich habe mich in Südkalifornien zu Hause gefühlt.“ Nach diesem Sabbatical verließ Crick Cambridge, um sich dauerhaft dem Salk Institute anzuschließen. Gleichzeitig hatte er eine außerordentliche Professur an der University of California in San Diego inne. Er eignete sich selbstständig Fachwissen in der Neuroanatomie an und erkundete zahlreiche andere Bereiche der neurowissenschaftlichen Forschung. Sein Übergang von der Molekularbiologie dauerte mehrere Jahre, vor allem aufgrund der anhaltenden Entdeckung bedeutender Entdeckungen wie alternativer Spleiß- und Restriktionsenzyme, die maßgeblich zur Weiterentwicklung der Gentechnik beitrugen. In den 1980er Jahren gelang es Crick schließlich, seinen gesamten Fokus wieder auf sein langjähriges Interesse am Bewusstsein zu richten. Seine Autobiografie What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery erläutert seine Gründe für den Übergang von der Molekularbiologie zur Neurowissenschaft.

Als er seine Arbeit in der theoretischen Neurowissenschaft begann, bemerkte Crick mehrere bemerkenswerte Aspekte:

Cricks Ziel war es, die Neurowissenschaften durch die Förderung einer produktiven Zusammenarbeit zwischen Spezialisten aus den verschiedenen Subdisziplinen, die sich mit Bewusstsein beschäftigen, voranzutreiben. Seine Zusammenarbeit erstreckte sich auf Neurophilosophen, darunter Patricia Churchland. Im Jahr 1983 postulierten Crick und Mitchison auf der Grundlage ihrer Untersuchungen zu Computermodellen neuronaler Netze, dass die Rolle von REM-Schlaf und -Träumen die Eliminierung spezifischer Interaktionsmuster innerhalb zellulärer Netzwerke der Großhirnrinde von Säugetieren beinhaltet, und nannten diesen theoretischen Mechanismus „umgekehrtes Lernen“ oder „Verlernen“. In der letzten Phase seiner Karriere initiierte Crick eine bedeutende Zusammenarbeit mit Christof Koch, die zwischen 1990 und 2005 zu einer Reihe von Veröffentlichungen zum Thema Bewusstsein führte. Crick grenzte seine theoretische Untersuchung des Bewusstseins strategisch ein und konzentrierte sich auf die Erzeugung visueller Wahrnehmung durch das Gehirn innerhalb von Millisekunden nach der Wahrnehmung einer Szene. Crick und Koch stellten die Hypothese auf, dass die rätselhafte Natur des Bewusstseins darauf zurückzuführen ist, dass es auf kaum verstandenen Prozessen des Kurzzeitgedächtnisses beruht. In seinem Werk The Astonishing Hypothesis artikulierte Crick, dass die Neurobiologie einen ausreichenden Reifegrad erreicht habe, um eine konzertierte Untersuchung des Bewusstseins über molekulare, zelluläre und Verhaltensdimensionen hinweg zu ermöglichen. Crick äußerte sich skeptisch gegenüber der Nützlichkeit von Computermodellen der mentalen Funktion, denen eine grundlegende Grundlage für spezifische Details der Gehirnstruktur und -funktion fehlte.

Crick erkannte die inhärenten Herausforderungen der Bewusstseinsforschung, wie in seiner Korrespondenz mit Martynas Yčas im April 1996 deutlich wurde:

Ich gehe nicht davon aus, dass ich das Bewusstsein bis zum Ende dieses Jahrhunderts vollständig verstehen werde; Es ist jedoch denkbar, dass wir bis dahin zu ersten Erkenntnissen gelangen. Ob dieses Verständnis organisch zusammenwachsen wird, ähnlich dem Fortschritt der Molekularbiologie ohne Rückgriff auf eine Lebenskraft, oder ob es einen grundlegend neuen theoretischen Rahmen erfordert, bleibt abzuwarten. Beste Grüße, Ihr Francis. P.S. Übrigens habe ich keine Ritterschaft erhalten.

Auszeichnungen und Ehrungen

Über seinen Anteil von einem Drittel am Nobelpreis für Physiologie oder Medizin im Jahr 1962 hinaus erhielt Crick zahlreiche Auszeichnungen und Auszeichnungen. Dazu gehörten die Royal Medal (1972) und die Copley Medal (1975) der Royal Society sowie der Order of Merit (verliehen am 27. November 1991). Obwohl er 1963 ein Angebot für einen CBE ablehnte, wurde er häufig, wenn auch fälschlicherweise, als „Sir Francis Crick“ und gelegentlich als „Lord Crick“ angesprochen. 1964 wurde er zum EMBO-Mitglied gewählt.

Die Verleihung der Nobelpreise an John Kendrew und Max Perutz zusammen mit Crick, Watson und Wilkins wurde in einem kurzen Sketch in der BBC-Fernsehsendung That Was The Week That Was persifliert, in der die Nobelpreise scherzhaft „The Alfred Nobel Peace Pools“ genannt wurden.

Crick wurde zum Mitglied mehrerer renommierter Organisationen gewählt, darunter der American Academy of Arts and Sciences (1962) und der United States National Academy of Sciences (1969) und der American Philosophical Society (1972).

Francis-Crick-Medaille und Vortrag

Die Francis Crick Medal and Lecture wurde 2003 durch eine Stiftung seiner ehemaligen Kollegin Sydney Brenner ins Leben gerufen, die 2002 den Nobelpreis für Physiologie und Medizin erhielt. Diese jährliche Vorlesung wird quer durch alle biologischen Wissenschaften gehalten, mit besonderem Schwerpunkt auf den Forschungsbereichen, die von Francis Crick ins Leben gerufen wurden. Insbesondere richtet sich die Lehrtätigkeit an Nachwuchswissenschaftler, in der Regel an Personen unter 40 Jahren oder in einem vergleichbaren Stadium ihrer beruflichen Entwicklung. Zu den namhaften Dozenten im Jahr 2019 gehörten Julie Ahringer, Dario Alessi, Ewan Birney, Simon Boulton, Jason Chin, Simon Fisher, Matthew Hurles, Gilean McVean, Duncan Odom, Geraint Rees, Sarah Teichmann, M. Madan Babu und Daniel Wolpert.

Francis Crick Institut

Das Francis Crick Institute ist eine 660 Millionen Pfund teure biomedizinische Forschungseinrichtung im Zentrum von London, Vereinigtes Königreich. Es handelt sich um ein Kooperationsunternehmen zwischen Cancer Research UK, dem Imperial College London, dem King's College London, dem Medical Research Council, dem University College London (UCL) und dem Wellcome Trust. Nach seiner Fertigstellung im Jahr 2016 wurde es Europas herausragendes Zentrum für biomedizinische Forschung und Innovation.

Francis Crick Graduate Lectures

Die University of Cambridge Graduate School of Biological, Medical and Veterinary Sciences dient als Veranstaltungsort für die Francis Crick Graduate Lectures. Die ersten beiden Vorträge wurden von John Gurdon und Tim Hunt gehalten.

Andere Ehrungen

Bücher

The Crick, Brenner et al. Experiment, das zur Entdeckung der DNA-Struktur beitrug.

Quellen