Rozluštění DNA

"Napiš nám to, Elizabeth," žadonil na své sestře James Dewey Watson. Bylo sobotní odpoledne a Elizabeth měla jiné plány, než ťukat na stroji vědecký článek svého bratra a jeho kolegy Francise Comptona Cricka. Těžko říci, co Elizabeth nakonec přimělo k souhlasu. Snad to byl fakt, že článek byl celkem krátký - měl jen o málo více než 1 000 slov a vlastní sdělení čítalo 848 včetně názvu a jmen autorů. Možná zabralo to Jamesovo a Crickovo přesvědčování, že se tím stane přímým aktérem nejslavnější události v biologii od chvíle, kdy Charles Darwin v roce 1859 publikoval své klíčové dílo "O původu druhů". Jisté je, že slečna Watsonová nakonec usedla k psacímu stroji a začala psát slova, jež měla vejít do historie: "Rádi bychom navrhli strukturu soli kyseliny deoxyribonukleové (DNA). Tato struktura má rysy, jež jsou pozoruhodné z biologického hlediska…" James a Francis nepřeháněli. Objev struktury DNA - slavné dvojité šroubovice - se stal synonymem pro vědecký pokrok druhé poloviny 20. století. Stať, jež měla jen šestkrát více slov, než úvod tohoto článku, doslova otřásl světem. Jedna z nejslavnějších fotek světa - dva nezvedenci před modelem DNA (rok 1953)

Obrázek dvojité šroubovice byl ve slavném článku graficky velmi "úsporný". Nakreslila jej manželka Francise Cricka. Osudová setkání Jamese Watsona? "Napsali jsme náš článek tak jednoduše, že to bylo, jako kdybychom vytáhli králíka z klobouku," vzpomíná Francis Crick. "Myslím, že kdybychom použili běžný styl vědeckého psaní - zbytečně dlouhý, špatně stylizovaný a plný dlouhých slov - neměl by náš článek zdaleka takový dopad. Objev struktury DNA byl v mnoha směrem náhodný. Ale odhaloval tolik biologických tajemství, že jsme si mohli dovolit pominout obvyklé vědecké rituály spojené s psaním článků." Crick je zbytečně skromný. Byl to především obsah jejich stati a nikoli forma, co otřáslo vědeckým světem. Hon za strukturou DNA probíhal v té době s velkou intenzitou. Watson a Crick nebyli na tomto poli velkými favority. Naopak, odborný svět je celkem logicky považoval za outsidery a mnozí neváhali sáhnout po označení "diletanti". Watsonovi bylo v době publikování struktury DNA jen 24 roků a byl považován svými kolegy za člověka, kterého není možné brát příliš vážně. Crick byl sice o plných 12 let starší, ale jak sám říká "v té době byl ve vědeckých kruzích naprosto neznámý". Watson po skončení studií v USA odejel do Evropy, aby se tu zdokonalil v oboru, pro nějž se dnes běžné užívá označení biochemie Zakotvil v Kodani, kde se střetl se skutečnou vědeckou elitou včetně fyzika Nielse Bohra. Daleko více však poznamenalo jeho další život, když na jednom sympoziu potkal novozélandského chemika Maurice Wilkinse, který se na londýnské King´s College zabýval výzkumem struktury DNA. Watsona cítil, že výzkum virů v Kodani "není to pravé ořechové". Setkání s Wilkinsem mu otevřelo oči - rázem věděl, že se chce také zabývat strukturou DNA. Popravdě řečeno, zahořel pro tento záměr možná víc než samotný Wilkins. Obratem ruky si prostřednictvím svých amerických přátel zařídil, aby se mohl přestěhovat do britské Cambridge a pustit se do výzkumu struktury DNA

Maurice Wilkins - "třetí vzadu" objevu dvojité šroubovice. Jen pár hodin po příjezdu do Cambridge dochází k dalšímu osudovému setkání - Watson potkává Francise Cricka, jehož nemohl minout bez povšimnutí už proto, že "mluvil hlasitěji a rychleji, než kdokoli jiný". Crick neměl v Cambridgi zrovna na růžích ustláno. Dovolil si při jedné diskusi upozornit svého šéfa, slavného sira Lawrence Bragga, že myšlenku, kterou Bragg právě prezentuje jako svou vlastní, vyslechl před půl rokem z Crickových úst. Velmi kulantně tak Crick Braggovi naznačil, že mu jeho nápad ukradl. V té chvíli byl Crickův osud zpečetěn. Bragg neřekl ani slovo a byl příliš slušný na to, aby Cricka bez okolků vyhodil. Všem však bylo jasné, že rebela snese jen do té chvíle, než Crick konečně dodělá doktorát. Pak bude muset hubatý mladý muž Braggovu laboratoř opustit. Watson s Crickem si padli do oka. Záhy se ukázalo, že i Cricka zajímá struktura DNA a že se navíc osobně zná s Mauricem Wilkinsem. A tak Crick pozval Wilkinse z Londýna na krátkou návštěvu v Cambridge v naději, že se oba začátečníci dozvědí o struktuře DNA něco víc "přímo od zdroje". Wilkins oba mladíky šokoval sdělením, že podle jeho názoru tvoří k´molekuly DNA šroubovicové vlákno a že to vlákno nemůže být jedno, protože na to je hustota DNA příliš vysoká. Zaskočený Watson a Crick se poprvé dozvídají, že DNA je tvořena dvěma nebo třemi šroubovicemi. Jenže pro Wilkinse není už struktura DNA moc zajímavá. Má příliš mnoho jiné práce a tenhle výzkum svěřil Rosalindě Franklinové. Rosalind byla v mnoha směrem zvláštní člověk. Mladá biochemička měla velké zkušenosti se zkoumáním struktury krystalů organických sloučenin metodou rentgenové krystalografie a cítila se Wilkinsovým dozorem nad vlastní prací poněkud uražena. Do Londýna nastupovala v domnění, že bude Wilkinsovi rovnocenným partnerem a ne podřízeným pomocníkem. Ale v té době musela být žena ve vědecké laboratoři na nějaké ty ústrky zvyklá, protože jinak by se svými mužskými kolegy asi nevydržela.. "Ona nic nepředstírala, nebarvila si vlasy, nelíčila se," vzpomíná na ni James Watson. "Byla vždycky taková - berte mě jaké jsem nebo si jděte po svých." Neměla nikdy moc kamarádů ani kamarádek a v King´s College kamarádila jen s jednou studentkou, která s ní pracovala v laboratoři. Se svým šéfem se o výsledcích práce odmítala bavit. Wilkins přiznal Watsonovi a Crickovi, že vlastně ani neví, co Rosalind dělá

---

Rosalind Franklinová (1920-1958) Její krystalografické fotky byly prostě skvělé . Watson nebyl naštěstí na informacích od Wilkinse závislý. Záhy se seznámil s výsledky práce Rosalind Franklinové na přednášce, již pronesla Franklinová v Londýně. Rosalindiny krystalografické snímky udělaly na Watsona obrovský dojem. Měl pocit, že z nich načerpal potřebnou inspiraci. Svěřil se Crickovi a ten vyřkl osudnou větu: "Tak postavíme model!" Nebylo toho moc, oč se mohl Crick s Watsonem opřít. Věděli, že molekulu DNA tvoří šroubovice složená z cukru deoxyribózy s napojenou fosfátovou skupinou. A věděli, že se na tento fosforylovaný cukr nějak vážou čtyři typy dusíkatých bazí - konkrétně adenin, guanin, cytosin a thymin. O tom, jak se mohou tyto komponenty vzájemně popojit, měli jen mlhavé zdání. Watson později přiznal, že první věc, kterou museli pro práci na modelu DNA udělat, byl nákup knihy slavného biochemika Linuse Paulinga "Povaha chemické vazby", aby z ní načerpali potřebné základní teoretické informace.

Lawrence Bragg - muž, který na čas zakázal Watsonovi a Crickovi pracovat na modelu DNA. Jeho nechuť ke Crickovi byla veřejným tajemstvím. Watson s Crickem se pustili do díla se správnou představou, že vlastní genetická informace je uložena v DNA v podobě čtyřech různých bazí. Jenže už jejich následující představa byly zcela zavádějící. Vsadili na trojitou šroubovici a cukry s fosfátem umístili do jejího nitra, zatímco baze tvořily vnější část. Celé to muselo nějak držet pohromadě, a tak se rozhodli, že do samého nitra trojité šroubovice umístí ionty vápníku nebo hořčíku. Watson po létech vzpomíná, že pořád čekal, až mu pod rukama začne vznikat něco hezkého, elegantního, ale místo toho viděl vyrůstat děsivé monstrum. Jenže to už Crick volal do Londýna Wilkinsovi, že mají nádherný model molekuly DNA, ať se prý přijede na tu nádheru kouknout sám.V Londýně vyvolala zpráva o Crickově a Watsonově modelu pozdvižení. Na cestu do Cambridge se vydala s Wilkinsem i Rosalind Franklinová. "Oba byli v šoku z toho, že z nás vůbec něco vypadlo," svěřil se Watson po letech. Druhý den byla londýnská návštěva u Cricka a Watsona. Rosalindě stačil jediný pohled a bylo jí jasné, že oba mladíci jsou vedle. Eskapáda s trojšroubovicovým modelem tím však zdaleka neskončila a měla ještě dramatickou dohru. Wilkins referoval v King´s College svému šéfovi o dvou cambridgeských hudlařích a jejich modelu a ten obratem telefonoval siru Lawrenci Braggovi. Byl to britsky korektní, ale jinak velmi nekompromisní rozhovor. Bragg musel spolknout výtku, že Crick a Watson "lezou do zelí" týmu z King´s College. "Písečky" obou týmů dělila jasně vymezená hranice. Na King´s College se zkoumala DNA a Cambridge měla na starosti výzkum struktury bílkovin. Výlety na "druhou půlku hřiště" se netrpěly. Bragg nehodlal kvůli Watsonovi (a tím méně kvůli rebelovi Crickovi) podstupovat sebemenší konflikt. A tak si oba nezvedené hochy zavolal a výslovně jim další práci na struktuře DNA zakázal. Pauling je vedle a mladíci mají "zelenou" Zákaz práce na struktuře DNA představoval vážnou nepříjemnost, ale Watsonovi a Crickovi ležela v hlavě jiná věc. Maurice Wilkins se během své návštěvy zmínil o tom, že si na rozluštění tajemství struktury DNA brousí zuby i Linus Pauling, který dokonce Wilkinse požádal o krystalografické snímky DNA. Když mu je Wilkinss odmítal dát, zkoušel se k nim Pauling dostat přes jeho šéfa, ale ani u toho nenašel pochopení. V té chvíli se Pauling dalších pokusů vzdal. Byla to chyba, která ho možná stála konečný úspěch. Na druhé straně ale i Watson uznává, že v té době už byla k dispozici jasná "vodítka", na jejichž základě mohl prakticky kdokoli odhalit tajemství dvojité šroubovice DNA i bez snímků Rosalind Franklinové z Wilkinsovy laboratoře. Jen si nikdo nedokázal dát tyto "indicie" správně dohromady

Linus Pauling se dožil úctyhodného věku devadesáti let a na sklonku života neodolal pokušení prodat svou slávu propagací šarlatánských firem slibujících "léky proti stáří" Už v roce 1938 pořídil chemik Atsbury snímky krystalů DNA, z nichž se dá vyvodit struktura dvojité šroubovice. Tyto snímky představil na mezinárodním sympoziu v roce 1939 a tudíž je znaly desítky vědců. Hned po válce britský chemik Gowan zjistil, že molekula DNA kolabuje při změnách kyselosti prostředí. Ke kolapsu docházelo právě v tom okamžiku, kdy dusíkaté baze ztrácely nebo naopak přijímaly atomy vodíku. Z toho se dalo usoudit, že vazbu mezi řetězci nezajišťují fosforylované cukry prostřednictvím vápníkových nebo hořčíkových iontů (jak navrhli Watson a Crick ve svém "ošklivém modelu"), ale že se řetězce vážou vzájemně prostřednictvím dusíkatých bazí. Počátkem padesátých let byly publikovány výsledky rozborů, které jasně dokazovaly, že v DNA se vyskytuje adenin a thymin v poměru 1 : 1 a že stejný poměr je tu mezi bazemi guaninem a cytosinem. Z toho šlo vyvodit, že v DNA se tyto baze vzájemně vážou. Rosalinda Franklinová v té době získala vlastní vysoce kvalitní krystalografické snímky DNA a měla rozlousknutí problému prakticky na dosah. Byla mu zřejmě blíž než kdokoli jiný. Pauling se nechal odmítnutím Wilkinse odradit jen na chvíli. Po určité pauze se k řešení záhady struktury DNA a i jemu náhoda nahrávala tak mocně, že měl úspěch téměř v kapse. Při návratu do USA z jednoho vědeckého kongresu trávil celých šest dní na lodi s chemikem Chargaffem. Ten byl autorem analýz, které naznačovaly, že se adenin s thyminem a guanin s cytosinem nacházejí v DNA v poměrech 1 : 1. Kdyby si Chargaff a Pauling našli chvíli a popovídali si spolu, asi : 1. Kdyby si Chargaff a Pauling našli chvíli a popovídali si spolu, asi ěrech 1 : 1. Kdyby si Chargaff a Pauling našli chvíli a popovídali si spolu, asi : 1. Kdyby si Chargaff a Pauling našli chvíli a popovídali si spolu, asi ěrech 1 : 1. Kdyby si Chargaff a Pauling našli chvíli a popovídali si spolu, asi : 1. Kdyby si Chargaff a Pauling našli chvíli a popovídali si spolu, asi jejich autorem. Když pak Pauling přistoupil k tvorbě modelu DNA, Chargaffova data prostě ignoroval. Jen tak se mu mohlo stát, že postavil model, v němž zopakoval chybu "ošklivého modelu" Watsona a Cricka - umístil fosforylované cukry do nitra šroubovice. Pauling sepsal o svém modelu článek a odeslal jej do vědeckého časopisu k otištění. Rukopis se dostal i Cambridge, kde v té době pracoval Paulingův syn Peter. Od něj se dozvěděli o rukopisu i Watson a Crick. Prožívali pravá muka, než mohli do rukopisu Paulinga otce nahlédnout. Pak jim ale spadl kámen ze srdce. Věděli, že Pauling je vedle. Watson se jel ujistit o Paulingově omylu do Londýna k Franklinové a Wilkinsovi. Oba mu na jeho výhradu vůči Paulingovu modelu kývli. Zároveň zjistil, že Franklinová v King´s College v podstatě skončila. Wilkins měl sice k dispozici pěkné krystalografické snímky, ale bez Rosalind neměl čas ani energii, aby se pouštěl do tvorby modelu. To byla dobrá zpráva. Watson s ní chvátal za Braggem. Teď přeci nemohl nikdo Watsona a Cricka nařknout z toho, že Franklinové a Wilkinsovi "lezou do zelí"! A tak dostali oba od Bragga opět zelenou. Konečně úspěch Tentokrát Watson s Crickem stavěli dvojitou šroubovici a na Crickovo naléhání umístili fosforylovanou deoxyribózu na její vnější stranu. Zbývalo "nastrkat" do nitra šroubovice dusíkaté baze a jejich prostřednictvím oba řetězce spojit. Ale to se nedařilo, protože Watson tvrdohlavě zkoušel párovat báze nesprávným způsobem. Nakonec si Watson vystřihal modely bazí z tvrdé lepenky a "honil" je po stole. A pak najednou spároval adenin s thyminem protějšího řetězce dvojité šroubovice a stejně tak i guanin s cytosinem. Vše do sebe nádherně zapadlo.

Když to všechno do sebe zapadlo… Dostavil se okamžik, na který oba tak toužebně čekali - vznikl model, který byl dostatečně elegantní, aby mohl být správný. Od všech předchozích, pro něž neměl Watson shovívavější pojmenování než "hnusní parchanti", se odlišoval jako labuť od slepic. Vedle elegance bylo na modelu nejpozoruhodnější fakt, že ze struktury bylo ihned jasné, jak se dědičná informace v buňce kopíruje. Pak už nezbývalo nic jiného, než přesvědčit slečnu Watsonovou, aby naklepala pověstných 900 slov, jež měla změnit svět. Fakt, že ze struktury DNA byly patrné i její funkce se odrazil ve větě: "Neuniklo naší pozornosti, že ze specifického párování, jež tu navrhujeme, vyplývá bezprostředně i mechanismus, jakým se může genetický materiál kopírovat." Většinu vědců Watson a Crick přesvědčili. Jen Chargaff nezůstal dlužen své pověsti "hnusného muže" a označil je za "klauny". O poznání velkomyslněji se zachovala Rosalind Franklinová, o jejímž lvím podílu na úspěchu Watsona a Cricka nelze pochybovat. Právě ona pořídila krystalografické snímky, které Watsonovi a Crickovi poskytl Maurice Wilkins. Rosalinda se dokázala radovat z Watsonova a Crickova modelu DNA bez známky hořkosti či zloby. V následujících letech zůstávala Franklinová i nadále stranou ostatních vědců. Watson v jednom rozhovoru vyjádřil přesvědčení, že kdyby Rosalinda Franklinová dokázala více diskutovat s lidmi kolem sebe, asi by se dopracovala správného řešení dřív. S Watsonem se Franklinová nikdy příliš nesblížila, ale s Crickem se nakonec přeci jen spřátelila. V roce 1962 byli Watson, Crick a Wilkins oceněni za objev struktury DNA Nobelovou cenou. Pro Rosalindu Franklinovou už bylo pozdě. Zemřela na rakovinu v roce 1958. Bylo jí sedmatřicet let. Za hodiny strávené prací se zdroji rentgenového záření zaplatila cenu nejvyšší. Bohužel, Nobelovu cenu nelze podle závazných pravidel udělit in memoriam. Stockholm 1962 - laureáti Nobelovy ceny Maurice Wilkins, John Steinbeck, John Kendrew, Max Perutz, Francis Crick a James D. Watson.