من الضروري جداً أن تكون المادة الوراثية قادرة على صنع نسخ دقيقة من نفسها؛ وإلا فإن النمو سيؤدي إلى الفوضى، ولن تتمكن الحياة من الظهور، ولن يتم الحفاظ على الأشكال المفيدة بواسطة الانتقاء الطبيعي.
Maurice Hugh Frederick Wilkins كان عالماً بيوفيزيائياً بريطانياً من أصول نيوزيلندية وحائزاً على جائزة نوبل، امتدت أبحاثه إلى مجالات متعددة من الفيزياء والبيوفيزياء، مساهماً في الفهم العلمي للفسفورية والفصل النظائري والميكروسكوبيا البصرية والحيود بالأشعة السينية، وفي تطوير الرادار. اشتهر بشكل خاص بعمله في King's College London على هيكل الحمض النووي.
ينقسم عمل Wilkins على الحمض النووي إلى مرحلتين متميزتين. الأولى كانت في 1948–50، عندما أنتجت دراساته الأولى أول صور واضحة بالأشعة السينية للحمض النووي، والتي قدمها في مؤتمر في Naples عام 1951 حضره James Watson. خلال المرحلة الثانية، 1951–52، أنتج Wilkins صوراً واضحة على شكل "X" من "B form" من الحيوانات المنوية للحبار، وأرسل هذه الصور إلى James Watson و Francis Crick، مما دفع Watson إلى الكتابة "Wilkins... لقد حصل على صور حيود بالأشعة السينية ممتازة جداً".
في عام 1953، طلبت زميلة Wilkins Rosalind Franklin من Raymond Gosling تسليم Wilkins صورة عالية الجودة من "B" form DNA Photo 51، التي كانت قد أنتجتها في عام 1952 لكنها "وضعتها جانباً" لأنها كانت تغادر King's College London. أظهرها Wilkins إلى Watson. هذه الصورة، جنباً إلى جنب مع معرفة أن Linus Pauling كان قد اقترح هيكلاً غير صحيح للحمض النووي، "حفزت" Watson و Crick على استئناف بناء النماذج. مع معلومات إضافية من تقارير الأبحاث الخاصة بـ Wilkins و Franklin، التي تم الحصول عليها عبر Max Perutz، وصف Watson و Crick بشكل صحيح الهيكل الحلزوني المزدوج للحمض النووي في عام 1953.
استمر Wilkins في اختبار والتحقق من نموذج Watson–Crick للحمض النووي وإجراء تصحيحات كبيرة عليه ودراسة هيكل RNA. حصل Wilkins و Crick و Watson على جائزة نوبل عام 1962 في الفسيولوجيا أو الطب، "لاكتشافاتهم المتعلقة بالهيكل الجزيئي للحمض النووي وأهميته لنقل المعلومات في المادة الحية.".
الحياة المبكرة والتعليم
وُلد Wilkins في Pongaroa، نيوزيلندا، حيث كان والده Edgar Henry Wilkins طبيباً. كانت عائلته قد جاءت من Dublin، حيث كان جداه من جهة الأب والأم على التوالي مديراً لمدرسة Dublin High School وكان رئيس شرطة. انتقلت عائلة Wilkins إلى Birmingham، إنجلترا عندما كان Maurice في السادسة من عمره. لاحقاً، التحق بـ Wylde Green College وبعدها ذهب إلى King Edward's School، Birmingham من 1929 إلى 1934.
ذهب Wilkins إلى St John's College، Cambridge في عام 1935. درس Natural Sciences Tripos متخصصاً في الفيزياء، وحصل على درجة Bachelor of Arts. كان Mark Oliphant، الذي كان أحد مدرسي Wilkins في St. John's، قد عُيّن لكرسي الفيزياء في جامعة Birmingham، وقد عيّن John Randall في فريقه. أصبح Wilkins طالب دكتوراه تحت إشراف Randall في جامعة Birmingham. في عام 1945، نشرا أربع أوراق بحثية في Proceedings of the Royal Society عن الفسفورية وفخاخ الإلكترونات. حصل Wilkins على درجة الدكتوراه عن هذا العمل في عام 1940.
المسيرة والأبحاث
سنوات ما بعد الحرب: 1945–50
خلال الحرب العالمية الثانية، طوّر Wilkins شاشات رادار محسّنة في Birmingham، ثم عمل على فصل النظائر في مشروع Manhattan في جامعة California، Berkeley خلال السنوات 1944–45.
وفي الوقت نفسه، تم تعيين Randall لكرسي الفيزياء في جامعة St Andrews. في عام 1945، عيّنه كمحاضر مساعد في قسمه بجامعة St Andrews. كان Randall يتفاوض مع Medical Research Council MRC لإنشاء مختبر لتطبيق الطرق التجريبية للفيزياء على مشاكل البيولوجيا. كان الجمع بين هذه التخصصات كبيوفيزياء فكرة جديدة. أخبره المجلس أنه يجب القيام بذلك في جامعة أخرى. في عام 1946 تم تعيين Randall أستاذاً في Wheatstone للفيزياء، مسؤولاً عن قسم الفيزياء بأكمله في King's College، London، مع التمويل لإنشاء وحدة البيوفيزياء. أحضر معه Wilkins كمدير مساعد للوحدة. عيّنوا فريقاً من العلماء المدربين في العلوم الفيزيائية والبيولوجية. كانت "فلسفة الإدارة" هي استكشاف استخدام العديد من التقنيات بالتوازي، للعثور على ما يبدو واعداً، ثم التركيز على هذه. كان Wilkins، بصفته العالم الذي لديه أكثر خبرة متنوعة في الفيزياء ومدير الوحدة المساعد، لديه إشراف عام على المشاريع المتنوعة بجانب المشاركة المباشرة في مشاريع بحثه الشخصية التي شملت أنواعاً جديدة من الميكروسكوبيا البصرية. تلقت King's College تمويلاً لبناء أقسام الفيزياء والهندسة جديدة تماماً حيث تم تدمير الأقبية تحت مستوى Strand في ساحة الكلية من قبل القنابل خلال الحرب. بدأت وحدة البيوفيزياء ومجموعات فيزياء تجريبية وعدد من المجموعات النظرية الأخرى في الانتقال، خلال الأشهر الأولى من عام 1952. تم افتتاح المختبرات رسمياً بواسطة Lord Cherwell في 27 يونيو. وصفت مقالة Wilkins في Nature كلا القسمين، وهو ما يتوافق مع دوره القيادي والمكانة التي يتمتع بها في الكلية بشكل عام.
الحمض النووي – المرحلة الأولى
في King's College، تابع Wilkins، من بين أمور أخرى، العمل على حيود الأشعة السينية على الحيوانات المنوية للأغنام والحمض النووي التي تم الحصول عليها من غدة الثيموس من العجل بواسطة العالم السويسري Rudolf Signer. كان الحمض النووي من مختبر Signer أكثر سلامة بكثير من الحمض النووي الذي تم عزله مسبقاً. اكتشف Wilkins أنه كان من الممكن إنتاج خيوط رقيقة من محلول الحمض النووي المركز هذا يحتوي على مصفوفات مرتبة بشكل كبير من الحمض النووي مناسبة لإنتاج أنماط حيود الأشعة السينية. باستخدام مجموعة مربوطة بعناية من خيوط الحمض النووي هذه والحفاظ على ترطيبها، حصل Wilkins وطالبة الدراسات العليا Raymond Gosling على صور بالأشعة السينية للحمض النووي أظهرت أن جزيء الحمض النووي الطويل والرقيق في العينة من Signer كان له هيكل منتظم يشبه البلورة في هذه الخيوط. قال Gosling لاحقاً "عندما رأيت لأول مرة كل تلك البقع الحيود المنفصلة التي تظهر على الفيلم في طبق التطوير كانت لحظة eureka حقيقية.... أدركنا أنه إذا كان الحمض النووي هو المادة الجينية فقد أظهرنا للتو أن الجينات يمكن أن تتبلور!". تم القيام بهذا العمل الأولي على حيود الأشعة السينية في King's College في مايو أو يونيو 1950. كانت إحدى صور حيود الأشعة السينية التي تم التقاطها في عام 1950، والمعروضة في اجتماع في Naples بعد عام واحد، هي التي أثارت اهتمام James Watson بالحمض النووي مما جعله يكتب "فجأة شعرت بالإثارة حول الكيمياء.....بدأت أتساءل عما إذا كان من الممكن لي الانضمام إلى Wilkins للعمل على الحمض النووي". في ذلك الوقت، قدّم Wilkins أيضاً Francis Crick إلى أهمية الحمض النووي. نصحه Crick بالعمل على البروتينات قائلاً له "ما يجب عليك فعله هو إيجاد بروتين جيد". كان Wilkins يعلم أن التجارب الصحيحة على خيوط الحمض النووي النقي ستتطلب معدات أشعة سينية أفضل. طلب Wilkins أنبوباً جديداً بالأشعة السينية وكاميرا مجهرية جديدة. كما اقترح على Randall أن يتم إعادة تعيين Rosalind Franklin التي سيتم تعيينها قريباً من العمل على محاليل البروتين للانضمام إلى جهد الحمض النووي.
بحلول صيف عام 1950، كان Randall قد رتب زمالة بحثية لمدة ثلاث سنوات ستمول Rosalind Franklin في مختبره. تأخرت Franklin في إنهاء عملها في Paris. في أواخر عام 1950، كتب Randall إلى Franklin ليعلمها أنه بدلاً من العمل على البروتين، يجب أن تستفيد من العمل الأولي لـ Wilkins وأنها يجب أن تقوم بدراسات حيود الأشعة السينية لألياف الحمض النووي المصنوعة من عينات Signer للحمض النووي.
وصول Rosalind Franklin إلى King's College
في أوائل عام 1951 وصلت Franklin أخيراً. كان Wilkins في إجازة وفاته اجتماع أولي حيث وقف Raymond Gosling محله جنباً إلى جنب مع Alex Stokes، الذي كان مثل Crick سيحل الرياضيات الأساسية التي تجعل من الممكن وجود نظرية عامة لكيفية حيود الهياكل الحلزونية للأشعة السينية. لم يتم إجراء أي عمل على الحمض النووي في المختبر لعدة أشهر؛ جلس أنبوب الأشعة السينية الجديد معطلاً، في انتظار Franklin. انتهى الحال بـ Franklin مع الحمض النووي من Signer، وأصبح Gosling طالب الدكتوراه الخاص بها، وكان لديها التوقع بأن عمل حيود الأشعة السينية للحمض النووي هو مشروعها. عاد Wilkins إلى المختبر يتوقع، من ناحية أخرى، أن تكون Franklin متعاونته وأنهما سيعملان معاً على مشروع الحمض النووي الذي كان قد بدأه.
أسلوب إدارة Randall يسبب التباساً والتوتر
يُعزى الالتباس حول أدوار Franklin و Wilkins فيما يتعلق بجهود الحمض النووي، والذي تطور لاحقاً إلى توتر كبير بينهما، بوضوح إلى Randall. في خطاب التعيين الخاص به أخبر Franklin "بقدر ما يتعلق الأمر بالجهد التجريبي بالأشعة السينية، لن يكون هناك حالياً سوى أنتِ و Gosling". ومع ذلك، لم يخبر Randall أبداً Wilkins بقراره إعطاء Franklin المسؤولية الحصرية عن جهود الحمض النووي ولم يعرف Wilkins بهذا إلا سنوات بعد وفاة Franklin. كتب لاحقاً "رأيي واضح جداً: أن Randall أخطأ جداً في كتابته إلى Rosalind إخبارها بأن Stokes وأنا رغبنا في إيقاف عملنا على الحمض النووي، دون استشارتنا. بعد ذلك كان Randall مضراً جداً بها وبي".
مرحلة الحمض النووي الثانية 1951–52
بحلول نوفمبر 1951، كان لدى Wilkins دليل على أن الحمض النووي في الخلايا وكذلك الحمض النووي النقي كان له هيكل حلزوني. كان Alex Stokes قد حل الرياضيات الأساسية لنظرية الحيود الحلزونية واعتقد أن بيانات حيود الأشعة السينية لـ Wilkins أشارت إلى هيكل حلزوني في الحمض النووي. التقى Wilkins مع Watson و Crick وأخبرهما بنتائجه. هذه المعلومات من Wilkins، إلى جانب معلومات إضافية حصل عليها Watson عندما سمع Franklin تتحدث عن بحثها خلال اجتماع أبحاث في King's College، حفزت Watson و Crick على إنشاء نموذجهم الجزيئي الأول للحمض النووي، وهو نموذج مع العمود الفقري للفوسفات في المركز. عند عرض نموذج الهيكل المقترح، أخبرت Franklin Watson و Crick بأنه كان خاطئاً. استندت Franklin على هذا إلى ملاحظتين. أولاً، أظهرت التجارب من قبل J.M. Gulland أن مجموعات CO- و NH2 من القواعد لم يكن يمكن معايرتها، وبالتالي فإنها كانت على الأرجح غير قابلة للوصول. ثانياً، أظهر الدليل البلوري أن الوحدات الهيكلية للحمض النووي تم فصلها بشكل تدريجي بإضافة الماء، مما أدى إلى تكوين هلام ثم محلول. اعتقدت Franklin أن أبسط شرح لهذا هو أن تكون الجزء المحب للماء من الجزيء على السطح الخارجي. حاول Crick الحصول على Wilkins لمواصلة جهود النمذجة الجزيئية الإضافية، لكن Wilkins لم يتخذ هذا النهج.
في أوائل عام 1952، بدأ Wilkins سلسلة من التجارب على حيوانات منوية من الحبار أحمر الدم، والتي كانت مشجعة جداً. "حصلت على أنماط أوضح بكثير من العام السابق.....عندما التقيت Bragg بالصدفة أريته النمط الذي قدم دليلاً قوياً جداً على هيكل حلزوني للحمض النووي....أنماط الحيوانات المنوية الحادة كانت ملهمة جداً، وكان لها الاهتمام الخاص بأن الحيوانات المنوية كانت أجسام حية حقيقية وليست مجرد حمض نووي منقى استخرجه الكيميائيون من مادة حية". كان Wilkins مهتماً بشكل خاص بما إذا كانت العينات الحية ستسفر عن أنماط ذات مغزى لحيود الأشعة السينية – أظهرت نتائجه أنها يمكن أن تفعل ذلك.
خلال عام 1952، رفضت Franklin أيضاً المشاركة في جهود النمذجة الجزيئية واستمرت في العمل على تحليل تفصيلي خطوة بخطوة لبيانات حيود الأشعة السينية الخاصة بها Patterson synthesis. بحلول ربيع عام 1952، حصلت Franklin على إذن من Randall لطلب نقل زمالتها لكي ت
