ドロシー・ホジキン：分子を撮影した結晶学者

オックスフォードで彼女のもとで化学を学んだマーガレット・サッチャーは、後にドロシー・ホジキン (Dorothy Hodgkin) の肖像画をダウニング街10番地の首相官邸のオフィスに飾りました。これは、かつての教師が一生をかけて行った核軍縮運動とは、あらゆる面で正反対の政治姿勢をとっていた首相からの、奇妙な敬意の表れでした。その肖像画がそこに飾られていたという事実そのものが、ホジキンの卓越した功績を物語っています。彼女の政治的対立者たちでさえ、彼女が地球上のほとんど誰にもできないことを成し遂げたことを認めていたのです。それは、X線を照射した際に分子が投げかける影から、その立体的な形状を直接読み取ることでした。しかも、彼女はそれをペニシリン、ビタミンB12、そしてインスリンと次々に成し遂げたのです。

ハルツームの小石

ドロシー・メアリー・クロウフット (Dorothy Mary Crowfoot) は、1910年にエジプトのカイロで、イギリス人の両親であるジョン・クロウフットとグレース・クロウフットの間に生まれました。両親は植民地時代の北アフリカで活動した著名な考古学者で、父は学校監査官を務めていました。ドロシーは子供時代の大部分をスーダンのハルツームで過ごしました。そこで土壌学者のA. F. ジョセフに励まされ、14歳頃から携帯用の鉱物分析キットを使って地元の鉱物や小石の分析を始めました。2年後、彼女の母親は、物理学者ウィリアム・ヘンリー・ブラッグ (William Henry Bragg) の著書『Concerning the Nature of Things（事物の本質について）』を彼女に贈りました。この本には、X線を使って結晶内部の原子の配置を「見る」方法が記されており、この贈り物こそが彼女のキャリア全体の方向性を決定づけました。

オックスフォード、ケンブリッジ、そして新しい科学

ホジキンは18歳でオックスフォード大学サマービル・カレッジに入学し化学を学び、1928年に学士号を取得しました。卒業研究にはX線結晶構造解析を選びました。その後、ケンブリッジに移り、結晶学者のJ. D. バーナル (J. D. Bernal) のもとで研究を続け、1937年に博士号を取得しました。ケンブリッジ在学中の1934年、研究者たちがタンパク質結晶の初のX線回折写真撮影に成功した際、彼女もその場に立ち会いました。この画期的な成果は、巨大で複雑な生物学的分子であっても結晶化して研究できることを実証するものであり、その後の彼女の全キャリアの基礎となる概念を証明するものでした。

自らを苦しめる肉体と、それに無関心な手法

ホジキンは24歳で関節リウマチと診断されました。これは慢性的かつ進行性に身体をむしばむ病気で、やがて彼女の手や関節を変形させることになりました。しかし、彼女は実験室での仕事を放棄するのではなく、装置や手法を改良して、何十年にもわたる身体的苦痛の悪化に耐えながら働き続け、オックスフォードで自身の研究室を運営し続けました。X線結晶構造解析という手法を選んだことは、病気の影響を最小限に抑えるという点で重要でした。この技術は、他の多くの実験科学で要求される繊細で反復的な手先の器用さよりも、緻密な計算とパターンの解釈に依存していたため、彼女は身体能力が低下しても最高レベルで貢献し続けることができたのです。

ペニシリン、ビタミンB12、そしてインスリンの解明

1942年、実用的な薬としてのペニシリンの開発に貢献した生化学者のエルンスト・チェイン (Ernst Chain) は、ホジキンにその正確な化学構造の決定を挑みました。これは、医師が薬の作用機序を正確に理解し、関連化合物を製造するために必要な情報でした。戦時中を通じて、ホジキンはペニシリン分子を結晶化し、それにX線を透過させ、写真乾板に回折パターンを記録し、そのパターンが示す原子配置を苦労して手計算で導き出しました。1945年5月までに彼女はこの問題を解決し、チェインが疑っていたが証明できなかったベータ・ラクタム環構造を確認しました。この成果は、セファロスポリンやアモキシシリンといった関連抗生物質の開発の扉を開くこととなりました。次に彼女は、約10倍の大きさと複雑さを持つ分子であるビタミンB12に取り組みました。8年間の研究を経て、1954年までに181個の原子からなるその構造を解明しました。この過程で、彼女はアラン・チューリング (Alan Turing) のコンピュータ「パイロットACE」を計算に利用し、結晶学における電子計算の先駆的な活用者となりました。彼女の最も野心的なターゲットはインスリンでした。構造解明に34年間も断続的に取り組み続け、1969年についに788個の原子からなる配置を解明しました。これは、彼女の最初の試みから完成に至るまで、彼女の科学者としてのキャリアのほぼ全体を網羅するプロジェクトでした。

ノーベル賞、そして二つのキャリアの結婚

1964年、ホジキンは「重要な生化学物質の構造に関するX線技術を用いた決定」の功績により、ノーベル化学賞を受賞しました。これはマリー・キュリー (Marie Curie) とイレーヌ・ジョリオ＝キュリー (Irène Joliot-Curie) に続き、女性として史上3人目の科学カテゴリーでのノーベル賞受賞でした。彼女は1937年に、アフリカ史の権威となるトーマス・L・ホジキン (Thomas L. Hodgkin) と結婚し、1949年まで専門的には旧姓で出版を続けました。夫婦は共に学術的な地位を維持しながら3人の子供を育て、二つの深刻なキャリアの要求を管理するために親族の支援を受けました。彼女は1947年に王立協会フェローに選出されました。

なぜドロシーは天才と呼ばれるのか

ホジキンを天才と呼ぶ理由は、並外れて困難な手法に対する、実証済みで増大し続ける習熟度にあります。X線結晶構造解析では、数学的に曖昧な間接的な影のパターンから、目に見えない三次元の原子構造を推論する必要があります。ホジキンは、ペニシリンの17原子からインスリンの788原子へと、分子のサイズと複雑さが増す中で、繰り返し成功を収めました。彼女のキャリアの大半において、必要な計算ツールのほとんどが存在しておらず、何年にもわたって手計算を強いられました。関節リウマチが悪化する中でこの仕事を継続したことは、知的成果に純粋な忍耐という側面を加えていますが、彼女の障害そのものが科学的洞察を与えたわけではないことは明記すべきです。ノーベル委員会や同僚の科学者たちが認めたのは、単なる忍耐ではなく、その背後にある結晶学的な論理性でした。真面目な観点から言えば、結晶学は本質的に、ブラッグの基本的なX線技術、バーナルの初期のタンパク質結晶学、そして後に他者の機械が供給した計算能力といった、既存の道具や先人たちの業績の上に成り立つ共同的で反復的な科学です。そのため、ホジキンの天才性は、独自の理論の単一の閃きにあるというよりは、生化学で最も困難な構造上の難題のいくつかに次々と適用された、比類のない持続的な技術的習熟の中にあります。

遺産

ホジキンは1976年から1988年までパグウォッシュ会議（科学と世界情勢に関するパグウォッシュ会議）の議長を務めました（それ以前にも10年以上にわたって組織で活動していました）。彼女は冷戦の最も緊迫した時期を通じて、核軍縮と国際的な科学協力のために活動し、彼女以前には女性のロールモデルがほとんどいなかった分野で、多くの女性を含む次世代の研究者たちを指導しました。1994年、自宅で脳卒中により亡くなりました。ペニシリン、ビタミンB12、インスリンの構造決定は、現代の薬理学や構造生物学の基礎となっており、抗生物質の設計や糖尿病治療の両面を支え続けています。