מוריס וילקינס
מוריס יו פרדריק וילקינס (15 בדצמבר 1916 – 5 באוקטובר 2004) היה ביופיזיקאי בריטי יליד ניו זילנד וחתן פרס נובל, שמחקריו השתרעו על פני תחומים רבים בפיזיקה ובביופיזיקה, ותרמו להבנה המדעית של פוספורסנציה, הפרדת איזוטופים, מיקרוסקופיה אופטית ועקיפת קרני רנטגן. הוא ידוע בעיקר בזכות ייזום והובלת מחקרי עקיפת קרני רנטגן מוקדמים על DNA בקינגס קולג' לונדון, ובזכות תפקידו המכריע באפשרות גילוי מבנה הסליל הכפול של ה-DNA.
וילקינס החל לחקור חומצות גרעין ב-1948. עד 1950, הוא וצוותו הפיקו כמה מתמונות עקיפת קרני הרנטגן האיכותיות הראשונות של סיבי DNA. הוא הציג עבודה זו ב-1951 בכנס בנאפולי, שם השפיעה משמעותית על ג'יימס ווטסון, מה שדחף את ווטסון להמשיך במחקר מבנה ה-DNA עם פרנסיס קריק.
ב-1951 הצטרפה רוזלינד פרנקלין לקינגס קולג' והוקצתה לאותו פרויקט DNA, אם כי ללא הגדרה ברורה של הנהגה. מתחים התפתחו בשל תפקידים חופפים וחוסר בהירות מנהלתית. במהלך תקופה זו, פרנקלין ותלמיד המחקר ריימונד גוסלינג צילמו את "תמונה 51" ברזולוציה גבוהה, תמונת עקיפה של DNA בצורת B. בתחילת 1953, ג'ון רנדל הורה לגוסלינג למסור אותה לווילקינס. וילקינס, בתורו, הראה אותה לוווטסון — ללא הסכמתה של פרנקלין. פעולה זו הייתה נושא לדיון אתי והיסטוריוגרפי משמעותי.
באמצעות תובנות מ"תמונה 51" ומנתונים קודמים — כולל מחקרי העקיפה של וילקינס עצמו — ווטסון וקריק בנו את מודל הסליל הכפול שלהם במרץ 1953. וילקינס המשיך במקביל באימות ניסיוני, והפיק תמונות עקיפה מאשרות שפורסמו באותו גיליון של כתב העת Nature.
תרומותיו של וילקינס לא הוגבלו לאימות. הוא הוביל את מחקר עקיפת ה-DNA בקינגס לפני הגעתה של פרנקלין, יזם את השיטות שהובילו ל"תמונה 51", ומילא תפקיד מרכזי בשיתוף נתונים ובתיאום מאמצי ה-DNA של המעבדה — תפקידים שלעיתים קרובות מיוצגים בחסר בסיכומים היסטוריים.
בשנים מאוחרות יותר, וילקינס הרחיב את מחקריו למבנה ה-RNA ועבד על ההשפעות הביולוגיות של קרינה.
הוא חלק את פרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה לשנת 1962 עם ווטסון וקריק, שהוענק "על תגליותיהם הנוגעות למבנה המולקולרי של חומצות גרעין ומשמעותו להעברת מידע בחומר חי". אף שפרנקלין נפטרה ב-1958 ולכן לא הייתה זכאית, וילקינס הכיר בעבודתה בכתביו ובראיונותיו.
בשנת 2000, קינגס קולג' לונדון קרא לאחד מבנייני המדע שלו "בניין פרנקלין-וילקינס" כדי לכבד את תרומתם; יצוין כי וילקינס התעקש ששמה של פרנקלין יופיע ראשון. הערכות מחדש מלומדות בעשורים האחרונים הכירו יותר ויותר בתפקידו של וילקינס כיסודי למאמץ גילוי ה-DNA.
חיים מוקדמים והשכלה
וילקינס נולד בפונגרואה, ניו זילנד, שם אביו, אדגר הנרי וילקינס, היה רופא. אחותו הגדולה הייתה המתרגמת והמשוררת אית'נה וילקינס. משפחתו הגיעה מדבלין, שם סביו מצד אביו ומצד אמו היו, בהתאמה, מנהל בית הספר התיכון של דבלין ומפקד משטרה. משפחת וילקינס עברה לברמינגהאם, אנגליה, כשהיה בן 6. מאוחר יותר, הוא למד בוויילד גרין קולג' ואז בבית הספר המלך אדוארד בברמינגהאם מ-1929 עד 1935.
וילקינס הלך לקולג' סנט ג'ון, קיימברידג' ב-1935; הוא למד מדעי הטבע, התמחה בפיזיקה, וקיבל תואר ראשון ב-1938. מארק אוליפנט, שהיה אחד ממדריכיו של וילקינס בסנט ג'ון, מונה לראש הקתדרה לפיזיקה באוניברסיטת ברמינגהאם, ומינה את ג'ון רנדל לצוותו. וילקינס הפך לסטודנט לדוקטורט של רנדל באוניברסיטת ברמינגהאם. ב-1945 הם פרסמו ארבעה מאמרים בכתב העת של החברה המלכותית על פוספורסנציה ומלכודות אלקטרונים. וילקינס קיבל דוקטורט על עבודה זו ב-1940.
קריירה ומחקר
### שנות שלאחר המלחמה: 1945–1950
במהלך מלחמת העולם השנייה פיתח וילקינס מסכי מכ"ם משופרים בברמינגהאם, ולאחר מכן עבד על הפרדת איזוטופים בפרויקט מנהטן באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי בשנים 1944–1945.
בינתיים, רנדל מונה לראש הקתדרה לפיזיקה באוניברסיטת סנט אנדרוז. ב-1945 הוא מינה את וילקינס למרצה עוזר במחלקה שלו באוניברסיטת סנט אנדרוז. רנדל ניהל משא ומתן עם המועצה למחקר רפואי (MRC) להקמת מעבדה ליישום שיטות הפיזיקה הניסיונית על בעיות ביולוגיה. השילוב של דיסציפלינות אלו כביופיזיקה היה רעיון חדשני. ה-MRC אמרה לרנדל שזה חייב להיעשות באוניברסיטה אחרת. ב-1946 מונה רנדל לפרופסור לפיזיקה על שם ויטסטון, האחראי על כל המחלקה לפיזיקה בקינגס קולג', לונדון, עם מימון להקמת יחידה לביופיזיקה. הוא הביא איתו את וילקינס כסגן מנהל היחידה. הם מינו צוות מדענים שהוכשרו במדעי הפיזיקה והביולוגיה. "פילוסופיית הניהול" הייתה לחקור את השימוש בטכניקות רבות במקביל, כדי למצוא אילו נראות מבטיחות, ואז להתמקד בהן. וילקינס, כמדען בעל הניסיון המגוון ביותר בפיזיקה וכסגן מנהל היחידה, פיקח באופן כללי על הפרויקטים המגוונים מלבד מעורבות ישירה בפרויקטי המחקר האישיים שלו שכללו סוגים חדשים של מיקרוסקופיה אופטית. קינגס קולג' קיבל מימון לבניית מחלקות פיזיקה והנדסה חדשות לחלוטין, לאחר שכספות מתחת למפלס החצר של הקולג' נהרסו על ידי פצצות במהלך המלחמה. היחידה לביופיזיקה, עוד כמה קבוצות פיזיקה ניסיונית והקבוצה התיאורטית החלו לעבור פנימה במהלך החודשים הראשונים של 1952. המעבדות נפתחו רשמית על ידי לורד צ'רוול ב-27 ביוני. המאמר של וילקינס עבור Nature תיאר את שתי המחלקות, בהתאם לתפקיד המנהיגותי שלו וליוקרה שלו בתוך הקולג' בכלל.
### DNA – שלב ראשון
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →בקינגס קולג', וילקינס עסק, בין היתר, בעבודת עקיפת קרני רנטגן על זרע איל ו-DNA שהושג מתימוס של עגל על ידי המדען השווייצרי רודולף סיגנר. ה-DNA ממעבדתו של סיגנר היה שלם הרבה יותר מה-DNA שבודד בעבר. וילקינס גילה שאפשר לייצר חוטים דקים מתמיסת DNA מרוכזת זו שהכילו מערכים מסודרים מאוד של DNA המתאימים לייצור דפוסי עקיפת קרני רנטגן. באמצעות קבוצה ארוזה בקפידה של חוטי DNA אלו ושמירה עליהם לחים, וילקינס ותלמיד המחקר ריימונד גוסלינג השיגו תצלומי רנטגן של DNA שהראו שלמולקולת ה-DNA הארוכה והדקה בדגימה של סיגנר היה מבנה קבוע דמוי גביש בחוטים אלו. גוסלינג אמר מאוחר יותר: "כש... ראיתי לראשונה את כל נקודות העקיפה הנפרדות האלו... מופיעות על הסרט בקערת הפיתוח, זה היה רגע אאוריקה אמיתי... הבנו שאם DNA הוא החומר הגנטי, אז הרגע הראינו שגנים יכולים להתגבש!". עבודת עקיפת קרני הרנטגן הראשונית הזו בקינגס קולג' נעשתה במאי או יוני 1950. זה היה אחד מתצלומי עקיפת קרני הרנטגן שצולמו ב-1950, שהוצג בפגישה בנאפולי שנה לאחר מכן, שעורר את העניין של ג'יימס ווטסון ב-DNA וגרם לו לכתוב "פתאום התרגשתי מהכימיה... התחלתי לתהות אם יהיה אפשרי עבורי להצטרף לווילקינס בעבודה על DNA". באותו זמן וילקינס גם הציג את פרנסיס קריק לחשיבות ה-DNA. קריק יעץ לו לעבוד על חלבונים ואמר לווילקינס "מה שאתה צריך לעשות זה למצוא לעצמך חלבון טוב". וילקינס ידע שניסויים נאותים על חוטי DNA מטוהר ידרשו ציוד רנטגן טוב יותר. וילקינס הזמין שפופרת רנטגן חדשה ומצלמה מיקרוסקופית חדשה. הוא גם הציע לרנדל שרוזלינד פרנקלין, שעמדה להתמנות, תועבר מעבודה על תמיסות חלבון כדי להצטרף למאמץ ה-DNA.
עד קיץ 1950 רנדל סידר מלגת מחקר לשלוש שנים שתממן את רוזלינד פרנקלין במעבדתו. פרנקלין התעכבה בסיום עבודתה בפריז. בסוף 1950 כתב רנדל לפרנקלין כדי להודיע לה שבמקום לעבוד על חלבון, עליה לנצל את עבודתו המוקדמת של וילקינס ושהיא צריכה לבצע מחקרי רנטגן על סיבי DNA שיוצרו מדגימות ה-DNA של סיגנר.
### שלב שני של ה-DNA 1951–52
בתחילת 1951 הגיעה פרנקלין סוף סוף. וילקינס היה בחופשה והחמיץ פגישה ראשונית שבה ריימונד גוסלינג החליף אותו יחד עם אלכס סטוקס, ש, כמו קריק, יפתור את המתמטיקה הבסיסית שמאפשרת תיאוריה כללית של האופן שבו מבנים סליליים מסיטים קרני רנטגן. שום עבודה לא נעשתה על DNA במעבדה במשך כמה חודשים; שפופרת הרנטגן החדשה ישבה ללא שימוש, מחכה לפרנקלין. פרנקלין סיימה עם ה-DNA של סיגנר, גוסלינג הפך לסטודנט לדוקטורט שלה, והיא ציפתה שעבודת עקיפת קרני הרנטגן של ה-DNA היא הפרויקט שלה. וילקינס חזר למעבדה בציפייה, לעומת זאת, שפרנקלין תהיה משתפת הפעולה שלו ושהם יעבדו יחד על פרויקט ה-DNA שהוא התחיל. הבלבול לגבי תפקידיהם של פרנקלין ווילקינס ביחס למאמץ ה-DNA (שהתפתח מאוחר יותר למתח רב ביניהם) מיוחס בבירור לרנדל. במכתב המינוי שלו הוא אמר לפרנקלין "לגבי מאמץ הרנטגן הניסיוני [על DNA], יהיו כרגע רק את וגוסלינג". עם זאת, רנדל מעולם לא הודיע לווילקינס על החלטתו לתת לפרנקלין אחריות בלעדית על מאמץ ה-DNA ווילקינס למד על המכתב שנים לאחר מותה של פרנקלין. הוא כתב מאוחר יותר "הדעה שלי ברורה מאוד: שרנדל טעה מאוד כשכתב לרוזלינד ואמר לה שסטוקס ואני רצינו להפסיק את עבודתנו על DNA, מבלי להתייעץ איתנו. אחרי שריימונד [גוסלינג] ואני קיבלנו דפוס רנטגן גבישי ברור הייתי להוט מאוד להמשיך בעבודה ההיא... לנסות להבין 'מה באמת קרה' כשמדען מעורר הערצה [רנדל] מדגמן את עצמו על נפוליאון זה לא קל... [אבל המכתב] היה מזיק מאוד לה ולי".
עד נובמבר 1951, לווילקינס היו ראיות לכך של-DNA בתאים כמו גם ל-DNA מטוהר היה מבנה סלילי. אלכס סטוקס פתר את המתמטיקה הבסיסית של תיאוריית עקיפה סלילית וחשב שנתוני עקיפת קרני הרנטגן של וילקינס הצביעו על מבנה סלילי ב-DNA. וילקינס נפגש עם ווטסון וקריק וסיפר להם על תוצאותיו. מידע זה מווילקינס, יחד עם מידע נוסף שווטסון השיג כששמע את פרנקלין מדברת על מחקרה במהלך פגישת מחקר בקינגס קולג', עורר את ווטסון וקריק ליצור את המודל המולקולרי הראשון שלהם של DNA, מודל עם שלד הפוספט במרכז. עם הצפייה במודל של המבנה המוצע, פרנקלין אמרה לווטסון וקריק שזה שגוי. פרנקלין ביססה זאת על שתי תצפיות. ראשית, ניסויים של ג'.מ. גולנד הראו שלא ניתן לטטר את קבוצות ה-CO- וה-NH2 של הבסיסים, ולכן כנראה היו בלתי נגישים. שנית, ראיות קריסטלוגרפיות הראו שהיחידות המבניות של DNA הופרדו בהדרגה על ידי הוספת מים, מה שהוביל להיווצרות ג'ל ואז תמיסה. פרנקלין האמינה שההסבר הפשוט ביותר לכך הוא שהחלק ההידרופילי של המולקולה יהיה בחוץ. קריק ניסה לגרום לווילקינס להמשיך במאמצי מידול מולקולרי נוספים, אך וילקינס לא נקט בגישה זו.
בתחילת 1952, וילקינס החל סדרה של ניסויים על זרע דיונון שהיו מעודדים מאוד. "אני... קיבלתי דפוסים ברורים הרבה יותר מהשנה הקודמת... כשפגשתי את [סר ויליאם לורנס] בראג במקרה הראיתי לו את הדפוס [ש]הציע בבירור ראיות חזקות למבנה סלילי ל-DNA... דפוסי הזרע החדים היו מעוררי השראה מאוד, והיו בעלי עניין מיוחד בכך שזרע היו אובייקטים חיים אמיתיים ולא רק DNA מטוהר שחולץ על ידי כימאים מחומר חי". וילקינס התעניין במיוחד בשאלה האם דגימות חיות יניבו דפוסי עקיפת קרני רנטגן משמעותיים – תוצאותיו הראו שהם יכולים.
במהלך 1952, פרנקלין גם סירבה להשתתף במאמצי מידול מולקולרי והמשיכה לעבוד על ניתוח מפורט שלב אחר שלב של נתוני עקיפת קרני הרנטגן שלה (סינתזת פטרסון). עד אביב 1952, פרנקלין קיבלה אישור מרנדל לבקש להעביר את המלגה שלה כדי שתוכל לעזוב את קינגס קולג' ולעבוד במעבדה של ג'ון ברנאל בקולג' בירקבק, גם בלונדון. פרנקלין נשארה בקינגס קולג' עד אמצע מרץ 1953.
לינוס פאולינג פרסם מבנה מוצע אך שגוי של DNA, ועשה את אותה טעות בסיסית שווטסון וקריק עשו שנה קודם לכן. חלק מהעובדים על DNA בממלכה המאוחדת חששו שפאולינג יפתור במהירות את מבנה ה-DNA ברגע שיזהה את טעותו וישים את שלדי שרשראות הנוקלאוטידים בחלק החיצוני של מודל DNA. לאחר מרץ 1952 פרנקלין התרכזה בנתוני הרנטגן עבור צורת A של DNA פחות לח בעוד וילקינס ניסה לעבוד על צורת B הלחה. וילקינס היה מוגבל כי לפרנקלין היה את כל ה-DNA הטוב. וילקינס השיג דגימות DNA חדשות, אך הן לא היו טובות כמו הדגימה המקורית שהשיג ב-1950 ושפרנקלין המשיכה להשתמש בה. רוב תוצאותיו החדשות היו עבור דגימות ביולוגיות כמו תאי זרע, שגם הציעו מבנה סלילי ל-DNA. ביולי 1952 פרנקלין דיווחה לו ולסטוקס שהתוצאות החדשות ביותר שלה גרמו לה להטיל ספק באופי הסלילי של צורת A.
בתחילת 1953 ווטסון ביקר בקינגס קולג' ווילקינס הראה לו תמונה באיכות גבוהה של דפוס עקיפת קרני הרנטגן של צורת B, המזוהה כעת כתמונה 51, שפרנקלין הפיקה במאי 1952. וילקינס הראה תמונה זו שהופקה על ידי פרנקלין מבלי להודיע או לקבל אישור מהחוקר הראשי שהפיק את התמונה. עם הידיעה שפאולינג עובד על DNA והגיש מודל DNA לפרסום, ווטסון וקריק פתחו במאמץ מרוכז אחד נוסף כדי להסיק את מבנה ה-DNA. דרך מקס פרוץ, מנחה התזה שלו, קריק קיבל גישה לדוח התקדמות מקינגס קולג' שכלל מידע שימושי מפרנקלין על מאפייני ה-DNA שהסיקה מנתוני עקיפת קרני הרנטגן שלה. ווטסון וקריק פרסמו את מבנה הסליל הכפול של ה-DNA המוצע שלהם במאמר בכתב העת Nature באפריל 1953. במאמר זה ווטסון וקריק הודו שהם "עוררו על ידי... התוצאות והרעיונות שלא פורסמו" של וילקינס ופרנקלין.
המאמר הראשון של ווטסון-קריק הופיע ב-Nature ב-25 באפריל 1953. חברי המעבדות של קיימברידג' וקינגס קולג' הסכימו לדווח על עבודתם המשתלבת בשלושה מאמרים עם מספור עמודים רציף ב-Nature.
סר לורנס בראג, מנהל מעבדת קוונדיש, שבה עבדו ווטסון וקריק, נשא דברים בבית הספר לרפואה של בית החולים גאי בלונדון ביום חמישי 14 במאי 1953, מה שהוביל למאמר מאת ריצ'י קלדר ב-News Chronicle של לונדון, ביום שישי 15 במאי 1953, שכותרתו "למה אתה אתה. קרוב יותר לסוד החיים". החדשות הגיעו לקוראי הניו יורק טיימס למחרת; ויקטור ק. מקלהני, במחקרו על הביוגרפיה שלו על ווטסון, "ווטסון ו-DNA: יצירת מהפכה מדעית", מצא גזיר של מאמר בן שש פסקאות בניו יורק טיימס שנכתב מלונדון ותוארך ל-16 במאי 1953 עם הכותרת "צורת 'יחידת החיים' בתא נסרקת". המאמר הופיע במהדורה מוקדמת ואז נמשך כדי לפנות מקום לחדשות שנחשבו חשובות יותר. (הניו יורק טיימס פרסם לאחר מכן מאמר ארוך יותר ב-12 ביוני 1953). עיתון הסטודנטים של אוניברסיטת קיימברידג' Varsity גם פרסם מאמר קצר משלו על התגלית ביום שבת 30 במאי 1953. ההודעה המקורית של בראג בכנס סולוויי על חלבונים בבלגיה ב-8 באפריל 1953 לא דווחה על ידי העיתונות.
### אחרי 1953
בעקבות סדרת הפרסומים הראשונית מ-1953 על מבנה הסליל הכפול של ה-DNA, וילקינס המשיך במחקר כמוביל צוות שביצע מגוון ניסויים קפדניים כדי לבסס את המודל הסלילי כתקף בקרב מינים ביולוגיים שונים, כמו גם במערכות חיות, כדי לבסס את האוניברסליות של מבנה הסליל הכפול. הוא הפך לסגן מנהל היחידה לביופיזיקה של ה-MRC בקינגס ב-1955, וירש את רנדל כמנהל היחידה מ-1970 עד 1972.
### פרסים ותארים
וילקינס נבחר לעמית החברה המלכותית (FRS) ב-1959 ולחבר EMBO ב-1964.
בשנת 1960 הוא קיבל את פרס אלברט לסקר של איגוד הבריאות הציבורית האמריקאי, וב-1962 הוא מונה למפקד מסדר האימפריה הבריטית. גם ב-1962 הוא חלק את פרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה עם ווטסון וקריק על גילוי מבנה ה-DNA.
מ-1969 עד 1991, וילקינס היה הנשיא המייסד של האגודה הבריטית לאחריות חברתית במדע.
בשנת 2000, קינגס קולג' לונדון פתח את בניין פרנקלין-וילקינס לכבוד עבודתם של ד"ר פרנקלין ופרופסור וילקינס בקולג'.
הניסוח על פסל ה-DNA (שנתרם על ידי ג'יימס ווטסון) מחוץ לבית המשפט ת'ירקיל של קולג' קלייר, קיימברידג', אנגליה הוא
א) על הבסיס:
i) "גדילים אלו נפרמים במהלך רביית התא. גנים מקודדים ברצף הבסיסים." ii) "מודל הסליל הכפול נתמך על ידי עבודתם של רוזלינד פרנקלין ומוריס וילקינס."
ב) על הסלילים:
i) "מבנה ה-DNA התגלה ב-1953 על ידי פרנסיס קריק וג'יימס ווטסון בזמן שווטסון חי כאן בקלייר." ii) "למולקולת ה-DNA יש שני גדילים סליליים המקושרים על ידי זוגות בסיסים אדנין – תימין או גואנין – ציטוזין."
המרכז לגילוי מולקולרי ביולוגי באוניברסיטת אוקלנד, שהושק ב-2002, שונה שמו למרכז מוריס וילקינס ב-2006.
חיים אישיים
וילקינס היה נשוי פעמיים. אשתו הראשונה, רות', הייתה סטודנטית לאמנות אותה פגש בזמן שהיה בברקלי. נישואיהם הסתיימו בגירושין, ורות' ילדה את בנה מווילקינס לאחר גירושיהם. וילקינס התחתן עם אשתו השנייה פטרישיה אן צ'ידג'י ב-1959. נולדו להם ארבעה ילדים, שרה, ג'ורג', אמילי וויליאם. אלמנתו פטרישיה והילדים מנישואיהם שרדו אותו.
בשנים שלפני מלחמת העולם השנייה, הוא היה פעיל אנטי-מלחמתי, והצטרף לקבוצה האנטי-מלחמתית של מדעני קיימברידג'. הוא הצטרף למפלגה הקומוניסטית, עד הפלישה לפולין על ידי הצבא הסובייטי בספטמבר 1939. מסמכי שירות הביטחון הבריטי שסווגו בעבר חושפים שווילקינס היה תחת חשד להדלפת סודות אטומיים. התיקים, ששוחררו באוגוסט 2010, מצביעים על כך שהמעקב אחר וילקינס הסתיים עד 1953. "אחרי המלחמה תהיתי מה אעשה, שכן נגעלתי מאוד מהטלת שתי פצצות על מרכזים אזרחיים ביפן", אמר לתוכנית הרדיו Encounter של בריטניה ב-1999.
וילקינס פרסם את האוטוביוגרפיה שלו, "האיש השלישי של הסליל הכפול", ב-2003.