Английский физик (по образованию), лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине за 1962 год(совместно с Джеймсом Уотсоном и Морисом Уилкинсом ) с формулировкой: «за открытие ими молекулярной структуры нуклеиновых кислот и её значения в передаче информации в живой материи».

Во время Второй мировой войны работал в Адмиралтействе, где разрабатывал магнитные и акустические мины для английского флота.

В 1946 году Фрэнсис Крик прочёл книгу Эрвина Шрёдингера : Что такое жизнь с точки зрения физики? и решил оставить исследования в области физики и заняться проблемами биологии. Позже он написал, что для того, чтобы перейти от физики к биологии нужно «почти заново родиться».

В 1947 году Фрэнсис Крик оставил Адмиралтейство, и примерно одновременно с Лайнусом Полингом выдвинул гипотезу, что дифракционная картина белков определялась альфа-спиралями, обёрнутыми одна вокруг другой.

Фрэнсис Крик интересовался двумя фундаментальными нерешёнными проблемами биологии:
- как молекулы позволяют осуществить переход от неживого к живому?
- каким образом мозг осуществляет мышление?.

В 1951 году Фрэнсис Крик познакомился с Джеймсом Уотсоном и вместе они в 1953 обратились к анализу структуры ДНК.

«Карьеру Ф. Крика нельзя назвать быстрой и яркой. В свои тридцать пять он ещё не получил статус PhD (PhD примерно соответствует званию кандидата наук - Прим. И.Л. Викентьева).
Немецкие бомбы разрушили лабораторию в Лондоне, где он должен был заниматься измерением вязкости тёплой воды под давлением.
Крик не очень расстроился из-за того, что его карьера в физике зашла в тупик. Его и раньше манила к себе биология, поэтому он быстро нашёл себе работу в Кембридже, где его темой стало измерение вязкости цитоплазмы клеток. Кроме того, он занимался кристаллографией в Кавендише.
Но у Крика не хватало ни терпения для того, чтобы успешно развивать свои научные идеи, ни должной исполнительности для того, чтобы развивать чужие. Его постоянные насмешки над окружающими, пренебрежение к собственной карьере в сочетании с самоуверенностью и привычкой давать советы другим раздражали коллег по Кавендишу.
Но Крик и сам был не в восторге от научной направленности лаборатории, сконцентрировавшейся исключительно на белках. Он был уверен, что поиск идет не в том направлении. Тайна генов скрывается не в белках, а в ДНК. Соблазненный идеями Уотсона , он забросил собственные исследования и сосредоточился на изучении молекулы ДНК.
Так появился великий дуэт двух по-дружески соперничающих талантов: молодого амбициозного американца, знающего немного биологию, и ярко мыслящего, но несобранного тридцатипятилетнего британца, разбирающегося в физике.
Соединение двух противоположностей вызвало экзотермическую реакцию.
Уже через несколько месяцев, собрав воедино свои и ранее полученные другими, но не обработанные данные, два учёных подошли вплотную к величайшему открытию во всей истории человечества - расшифровке структуры ДНК. […]
Но ошибки не было.
Всё оказалось чрезвычайно просто: ДНК содержит в себе код, записанный вдоль всей её молекулы - элегантно вытянутой двойной спирали, которая может быть сколь угодно длинной.
Код копируется благодаря химическому сродству между составляющими химическими соединениями - буквами кода. Комбинации букв представляют собой текст прописи молекулы белка, записанный пока неизвестным кодом. Ошеломляющей была простота и изящность структуры ДНК.
Позже Ричард Докинс (Richard Dawkins писал: «Что действительно было революционным в эре молекулярной биологии, наступившей после открытия Уотсона и Крика, - это то, что код жизни был записан в цифровой форме, до невероятного похожей на код компьютерной программы».

Мэтт Ридли, Геном: автобиография вида в 23 главах, М., «Эксмо», 2009 г., с.69-71.

Проанализировав полученные Морисом Уилкинсом данные по рассеянию рентгеновских лучей на кристаллах ДНК, Фрэнсис Крик вместе с Джеймсом Уотсоном построил в 1953 году модель трёхмерной структуры этой молекулы, получившей название «Модель Уотсона – Крика».

Фрэнсис Крик написал сыну в 1953 горду: «Джим Уотсон и я сделали, возможно, важнейшее открытие... Теперь мы уверены, что ДНК - это код. Так, последовательность оснований («букв») делает один ген непохожим на другой (так же, как отличаются одна от другой страницы печатного текста). Ты можешь представить себе, как Природа делает копии генов: если две цепи расплести на две отдельные цепи, Ф каждая цепь присоединит ещё одну цепь, то А всегда будет с Т, а Г - с Ц, и мы получим две копии вместо одной. Другими словами, мы думаем, что нашли осново-полагающий механизм, с помощью которого жизнь возникает из жизни... Можешь понять, как мы взволнованы».

Цитируется по Мэтт Ридли, Жизнь – это дискретный код, в Сб.: Теории всего на свете / Под ред. Джона Брокмана, М., «Бином»; «Лаборатория знаний», 2016 г., с. 11.

Именно Фрэнсис Крик в 1958 году «… сформулировал «центральную догму молекулярной биологии», по которой передача наследственной информации идет только в одном направлении, а именно от ДНК к РНК и от РНК к белку .
Смысл её состоит в том, что генетическая информация, записанная в ДНК, реализуется в виде белков, но не непосредственно, а при помощи родственного полимера - рибонуклеиновой кислоты (РНК), и этот путь от нуклеиновых кислот к белкам необратим. Таким образом, ДНК синтезируется на ДНК, обеспечивая собственную редупликацию, т.е. воспроизведение исходного генетического материала в поколениях. РНК также синтезируется на ДНК, в результате чего происходит переписывание (транскрипций) генетической информации в форму многочисленных копий РНК. Молекулы РНК служат матрицами для синтеза белков - генетическая информация транслируется в форму полипептидных цепей».

Гнатик Е.Н., Человек и его перспективы в свете антропогенетики: философский анализ, М., Изд-во Российского университета дружбы народов, 2005 г., с. 71.

«В 1994 году вышла вызвавшая широкий резонанс книга Фрэнсиса Крика «Удивительная гипотеза. Научный поиск души».
Крик настроен скептически по отношению к философам и философии вообще, считая неплодотворными их абстрактные рассуждения. Получивший Нобелевскую премию за расшифровку ДНК (совместо с Дж. Уотсоном и М. Уилкинсом), он поставил перед собой следующую задачу: расшифровать природу сознания на основе конкретных фактов работы мозга.
По большому счёту его волнует не вопрос «что такое сознание?», а то как мозг производит его.
Он говорит: ««Вы», Ваши радости и печали, Ваши воспоминания и амбиции, Ваше чувство личностной тождественности и свободы воли в действительности представляют собой не большее, нежели поведение огромного сообщества нервных клеток и их взаимодействующих молекул».
Больше всего Крика занимает вопрос: каков характер структур и закономерностей, обеспечивающих связь и единство сознательного акта («the binding problem»)?
Почему получаемые мозгом очень разные стимулы оказываются связанными между собой таким образом, что в итоге продуцируют унифицированный опыт, например образ идущего кота?
Именно в характере связей мозга, считает он, следует искать объяснение феномена сознания.
«Удивительная гипотеза», собственно, состоит в том, что ключом к пониманию природы сознания и его качественных образов, возможно, являются фиксируемые в опытах синхронизированные вспышки нейронов в диапазоне от 35 до 40 Герц в сетях, связывающих таламус с корой головного мозга.
Естественно, что и философы, и когнитивные учёные усомнились, что из колебания нервных волокон, возможно, действительно связанных с проявлением феноменальных черт опыта, можно строить гипотезы о сознании и его когнитивных процессах мышления».

Юдина Н.С., Сознание, физикализм, наука, в Сб.: Проблема сознания в философии и науке / Под ред. Д.И. Дубровского, М., «Канон +», 2009 г., с.93.

Двойной спирали ДНК 50 лет!

В субботу 28 февраля 1953 г. двое молодых ученых, Дж.Уотсон и Ф.Крик, в небольшой закусочной Eagle в Кембридже объявили толпе пришедших на ленч людей, что они открыли секрет жизни. Много лет спустя Одиль, жена Ф.Крика, сказала, что она, конечно, не поверила ему: приходя домой, он часто заявлял что-нибудь в этом роде, но потом оказывалось, что это ошибка. На этот раз ошибки не было, и с этого заявления началась революция в биологии, которая продолжается и по сей день.

25 апреля 1953 г. в журнале Nature появились сразу три статьи по структуре нуклеиновых кислот. В одной из них, написанной Дж.Уотсоном и Ф.Криком, была предложена структура молекулы ДНК в виде двойной спирали. В двух других, написанных М.Вилкинсом, А.Стоксом, Г.Вилсоном, Р.Франклин и Р.Гослингом, были приведены экспериментальные данные, подтверждающие спиральную структуру молекул ДНК. История открытия двойной спирали ДНК напоминает приключенческий роман и заслуживает хотя бы краткого изложения.

Важнейшие представления о химической природе генов и матричном принципе их воспроизводства были впервые четко сформулированы в 1927 г. Н.К. Кольцовым (1872–1940). Его ученик Н.В. Тимофеев-Ресовский (1900–1981) воспринял эти идеи и развил их как принцип конвариантной редупликации генетического материала. Немецкий физик Макс Дельбрюк (1906–1981; Нобелевская премия 1969 г.), работавший в середине 1930-х гг. в Химическом институте кайзера Вильгельма в Берлине, под влиянием Тимофеева-Ресовского заинтересовался биологией настолько, что бросил физику и стал биологом.

В течение долгого времени, в полном соответствии с определением жизни, данным Энгельсом, биологи считали, что наследственным веществом являются какие-то особые белки. О том, что нуклеиновые кислоты могут иметь к генам какое-то отношение, никто и не думал – слишком уж они казались простыми. Так продолжалось до 1944 г., когда было сделано открытие, коренным образом изменившее все дальнейшее развитие биологии.

В этом году была опубликована статья Освальда Эйвери, Колина Маклеода и Маклина Маккарти о том, что у пневмококков наследуемые свойства передаются от одних бактерий другим с помощью чистой ДНК, т.е. именно ДНК является веществом наследственности. Затем Маккарти и Эйвери показали, что обработка ДНК расщепляющим ее ферментом (ДНКазой) приводит к потере ею свойств гена. До сих пор непонятно, почему это открытие осталось не отмеченным Нобелевской премией.

Незадолго до того, в 1940 г., Л.Полинг (1901–1994; Нобелевские премии 1954 и 1962 гг.) и М.Дельбрюк разработали концепцию молекулярной комплементарности в реакциях антиген-антитело. В те же годы Полинг и Р.Кори показали, что полипептидные цепи могут образовывать спиральные структуры, а несколько позже, в 1951 г., Полинг разработал теорию, позволявшую предсказывать виды рентгенограмм для различных спиральных структур.

После открытия Эйвери с соавторами, несмотря на то, что сторонников теории белковых генов оно не убедило, стало ясно, что необходимо определить структуру ДНК. Среди понявших значение ДНК для биологии началась гонка за результатами, сопровождавшаяся жесткой конкуренцией.

Рентгеновская установка, применявшаяся в 1940-х гг. для изучения кристаллической структуры аминокислот и пептидов

В 1947–1950 гг. Э.Чаргафф на основании многочисленных экспериментов установил правило соответствия между нуклеотидами в ДНК: количества пуриновых и пиримидиновых оснований одинаковы, причем количество адениновых оснований равно количеству тиминовых, а количество гуаниновых оснований – количеству цитозиновых.

Первые структурные работы (С.Ферберг, 1949, 1952) показали, что ДНК имеет спиральную структуру. Имея огромный опыт определения структуры белков по рентгенограммам, Полинг без сомнения мог бы быстро решить проблему структуры ДНК, будь у него сколько-нибудь приличные рентгенограммы. Однако их не было, а по тем, что ему удалось получить, не удавалось сделать однозначный выбор в пользу одной из возможных структур. В результате, торопясь опубликовать результат, Полинг выбрал неверный вариант: в статье, опубликованной в начале 1953 г., он предложил структуру в виде трехнитчатой спирали, в которой фосфатные остатки образуют жесткую сердцевину, а азотистые основания расположены на периферии.

Много лет спустя, вспоминая историю открытия структуры ДНК, Уотсон заметил, что «Лайнус [Полинг] не заслуживал того, чтобы угадать правильное решение. Он не читал статей и ни с кем не разговаривал. Более того, он даже забыл собственную статью с Дельбрюком, в которой говорится о комплементарности репликации генов. Он думал, что сможет определить структуру только потому, что такой умный».

Когда Уотсон и Крик начали работу над структурой ДНК, уже многое было известно. Оставалось получить надежные рентгеноструктурные данные и интерпретировать их на основании уже имевшихся тогда сведений. Как все это происходило, хорошо описано в известной книге Дж.Уотсона «Двойная спираль», хотя многие факты в ней изложены весьма субъективно.

Дж.Уотсон и Ф.Крик на пороге великого открытия

Конечно, для того, чтобы построить модель двойной спирали, нужны были обширные знания и интуиция. Но не будь совпадения нескольких случайностей, модель могла появиться несколькими месяцами позже, а ее авторами могли быть другие ученые. Вот несколько примеров.

Розалинда Франклин (1920–1958), работавшая с М.Вилкинсом (Нобелевская премия 1962 г.) в Кингс-колледже (Лондон), получила высочайшего качества рентгенограммы ДНК. Но работа эта ее интересовала мало, она считала ее рутинной и не спешила делать выводы. Этому способствовали ее плохие отношения с Вилкинсом.

В самом начале 1953 г. Вилкинс без ведома Р.Франклин показал Уотсону ее рентгенограммы. Кроме того, в феврале того же года Макс Перутц показал Уотсону и Крику годовой отчет Совета по медицинским исследованиям с обзором работ всех ведущих сотрудников, включая Р.Франклин. Этого оказалось достаточно, чтобы Ф.Крик и Дж.Уотсон смогли понять, как должна быть устроена молекула ДНК.

Рентгенограмма ДНК, полученная Р.Франклин

В статье Вилкинса с соавторами, опубликованной в том же номере Nature , что и статья Уотсона и Крика, показано, что, судя по рентгенограммам, структура ДНК из разных источников примерно одинакова и представляет собой спираль, у которой азотистые основания расположены внутри, а фосфатные остатки снаружи.

Статья Р.Франклин (с ее студентом Р.Гослингом) была написана в феврале 1953 г. Уже в начальном варианте статьи она описала структуру ДНК в виде двух коаксиальных и сдвинутых друг относительно друга вдоль оси спиралей с азотистыми основаниями внутри и фосфатами снаружи. По ее данным, шаг спирали ДНК в форме В (т.е. при относительной влажности >70%) составлял 3,4 нм, и на один виток приходилось 10 нуклеотидов. В отличие от Уотсона и Крика, Франклин не строила моделей. Для нее ДНК была не более интересным объектом исследования, чем каменный уголь и углерод, которыми она занималась во Франции до приезда в Кингс-колледж.

Узнав о модели Уотсона–Крика, она от руки дописала в окончательном варианте статьи: «Таким образом, наши общие представления не противоречат модели Уотсона и Крика, приведенной в предыдущей статье». Что и не удивительно, т.к. эта модель была основана на ее экспериментальных данных. Но ни Уотсон, ни Крик, несмотря на самые дружеские отношения с Р.Франклин, никогда не говорили ей того, что спустя годы после ее смерти много раз повторяли публично, – что без ее данных они никогда не смогли бы построить свою модель.

Р.Франклин (крайняя слева) на встрече с коллегами в Париже

Р.Франклин умерла от рака в 1958 г. Многие считают, что, доживи она до 1962 г., Нобелевскому комитету пришлось бы нарушить свои строгие правила и вручить премию не трем, а четырем ученым. В знак признания заслуг ее и Вилкинса, одно из зданий в Кингс-колледже назвали «Франклин–Вилкинс», навсегда соединив имена людей, которые друг с другом почти не разговаривали.

При знакомстве со статьей Уотсона и Крика (она приведена ниже) удивляют ее малый объем и лапидарный стиль. Авторы прекрасно понимали значение своего открытия и, тем не менее, ограничились лишь описанием модели и кратким указанием, что «из постулированного … специфического образования пар сразу же следует возможный механизм копирования генетического материала». Сама модель взята как будто «с потолка» – нет никаких указаний на то, как она была получена. Не приведены ее структурные характеристики, за исключением шага и числа нуклеотидов на шаг спирали. Образование пар также описано нечетко, т.к. в то время использовались две системы нумерации атомов в пиримидинах. Статья иллюстрирована лишь одним рисунком, сделанным женой Ф.Крика. Однако для обычных биологов перегруженные кристаллографическими данными статьи Вилкинса и Франклин были трудны для восприятия, а статью Уотсона и Крика поняли все.

Позже и Уотсон, и Крик признавали, что просто боялись в первой же статье излагать все детали. Это было сделано во второй статье, озаглавленной «Генетические следствия из структуры ДНК» и напечатанной в Nature 30 мая того же года. В ней приведены обоснования модели, все размеры и детали структуры ДНК, схемы образования цепей и спаривания оснований, обсуждены различные следствия для генетики. Характер и тон изложения говорят о том, что авторы вполне уверены в своей правоте и важности своего открытия. Правда, пару Г–Ц они соединили только двумя водородными связями, но уже через год в методической статье указали, что возможны три связи. Вскоре и Полинг подтвердил это расчетами.

Открытие Уотсона и Крика показало, что генетическая информация записана в ДНК четырехбуквенным алфавитом. Но потребовалось еще 20 лет на то, чтобы научиться ее читать. Сразу же встал вопрос о том, каким должен быть генетический код. Ответ на него в 1954 г. предложил физик-теоретик Г.А. Гамов*: информация в ДНК кодируется триплетами нуклеотидов – кодонами. Это было подтверждено экспериментально в 1961 г. Ф.Криком и С.Бреннером. Затем в течение 3–4 лет в работах М.Ниренберга (Нобелевская премия 1965 г.), С.Очоа (Нобелевская премия 1959 г.), Х.Кораны (Нобелевская премия 1965 г.) и др. было определено соответствие между кодонами и аминокислотами.

В середине 1970-х гг. Ф.Сэнгер (р. 1918; Нобелевские премии 1958 и 1980 гг.), также работавший в Кембридже, разработал метод определения последовательностей нуклеотидов в ДНК. Сэнгер использовал его для определения последовательности 5386 оснований, составляющих геном бактериофага jХ174. Однако геном этого фага – редкое исключение: он представляет собой одноцепочечную ДНК.
Настоящая эра геномов началась в мае 1995 г., когда Дж.К. Вентер объявил о расшифровке первого генома одноклеточного организма – бактерии Haemophilus influenzae . Сейчас расшифрованы геномы около 100 различных организмов.

Еще недавно ученые думали, что всё в клетке определяется последовательностью оснований в ДНК, однако жизнь, по-видимому, гораздо сложнее.
Теперь хорошо известно, что ДНК нередко имеет форму, отличную от двойной спирали Уотсона–Крика. Более 20 лет назад в лабораторных экспериментах была обнаружена так называемая Z-спиральная структура ДНК. Это тоже двойная спираль, но закрученная в другую сторону по сравнению с классической структурой. До недавнего времени считалось, что Z-ДНК не имеет отношения к живым организмам, но недавно группа исследователей из Национальных институтов сердца, легких и крови (США) обнаружила, что один из генов иммунной системы активируется только тогда, когда часть его регуляторной последовательности переходит в Z-форму. Теперь предполагается, что временное образование Z-формы может быть необходимым звеном в регуляции экспресии многих генов. Обнаружено, что в некоторых случаях вирусные белки связываются с Z-ДНК и приводят к повреждению клеток.

Кроме спиральных структур ДНК может образовывать хорошо известные скрученные кольца у прокариот и некоторых вирусов.

В прошлом году С.Найдл из Института исследований рака (Лондон) обнаружил, что нерегулярные концы хромосом – теломеры, представляющие собой одиночные цепи ДНК, – могут складываться в очень регулярные структуры, напоминающие пропеллер). Сходные структуры были обнаружены и в других участках хромосом и получили название G-квадруплексов, поскольку образуются участками ДНК, богатыми гуанином.

По-видимому, такие структуры способствуют стабилизации участков ДНК, на которых они образуются. Один из G-квадруплексов был обнаружен непосредственно рядом с геном c-MYC , активация которого вызывает рак. В этом случае он может предотвращать связывание с ДНК белков – активаторов гена, и исследователи уже начали поиск препаратов, стабилизирующих структуру G-квадруплексов, в надежде, что они помогут в борьбе с раком.

В последние годы была обнаружена не только способность молекул ДНК к формированию структур, отличных от классической двойной спирали. К удивлению ученых, в ядре клетки молекулы ДНК находятся в непрерывном движении, как бы «танцуют».

Давно известно, что ДНК образует комплексы с белками-гистонами в ядре с протамином в сперматозоидах. Однако эти комплексы считались прочными и статичными. С помощью современной видеотехники удалось заснять динамику этих комплексов в реальном времени. Оказалось, что молекулы ДНК постоянно образуют мимолетные связи друг с другом и с разнообразными белками, которые, как мухи, вьются вокруг ДНК. Некоторые белки движутся с такой скоростью, что от одной стороны ядра до другой проходят за 5 с. Даже гистон Н1, наиболее прочно связанный с молекулой ДНК, каждую минуту диссоциирует и снова связывается с ней. Это непостоянство связей помогает клетке регулировать активность своих генов – ДНК постоянно проверяет наличие в своем окружении факторов транскрипции и других регуляторных белков.

Ядро, которое считалось довольно статическим образованием – хранилищем генетической информации, – на самом деле живет бурной жизнью, и от того, какова хореография его компонентов, во многом зависит благополучие клетки. Некоторые болезни человека могут быть вызваны нарушениями координации этих молекулярных танцев.

Очевидно, что при такой организации жизни ядра его разные участки неравноценны – наиболее активные «танцоры» должны быть ближе к центру, а наименее активные – к стенкам. Так оно и оказалось. Например, у человека хромосома 18, в которой всего несколько активных генов, всегда находится вблизи границы ядра, а набитая активными генами хромосома 19 – всегда вблизи его центра. Более того, движение хроматина и хромосом и даже просто взаимное расположение хромосом, по-видимому, влияет на активность их генов. Так, близкое расположение хромосом 12, 14 и 15 в ядрах клеток лимфомы мыши считают фактором, способствующим превращению клетки в раковую.

Прошедшие полвека в биологии стали эрой ДНК – в 1960-х гг. расшифрован генетический код, в 1970-х гг. получены рекомбинантные ДНК и разработаны методы секвенирования, в 1980-х гг. разработана полимеразная цепная реакция (ПЦР), в 1990 г. начат проект «Геном человека». Один из друзей и коллег Уотсона, У.Гилберт, считает, что традиционная молекулярная биология умерла – теперь все можно выяснить, изучая геномы.

Ф.Крик среди сотрудников лаборатории молекулярной биологии в Кембридже

Сейчас, просматривая статьи Уотсона и Крика 50-летней давности, удивляешься, как много из предположений оказались верными или близкими к истине – ведь у них не было почти никаких экспериментальных данных. Что касается самих авторов, пятидесятилетие открытия структуры ДНК оба ученых встречают, активно работая теперь уже в разных областях биологии. Дж.Уотсон был одним из инициаторов проекта «Геном человека» и продолжает работать в области молекулярной биологии, а Ф.Крик в начале 2003 г. опубликовал статью о природе сознания.

* Георгий Антонович Гамов (1904–1968, эмигрировал в США в 1933 г.) – один из крупнейших ученых XX в. Он автор теории тета-распада и туннельного эффекта в квантовой механике; жидко-капельной модели атомного ядра – основы теорий ядерного распада и термоядерных реакций; теории внутренней структуры звезд, показавшей, что источником солнечной энергии являются термоядерные реакции; теории «Большого взрыва» в эволюции Вселенной; теории реликтового излучения в космологии. Хорошо известны его научно-популярные книги, такие как серия книг о мистере Томпкинсе («Мистер Томпкинс в Стране чудес», «Мистер Томпкинс внутри себя» и др.), «Раз, два, три… бесконечность», «Планета под названием Земля» и др.

Цитаты : 1. Процесс научного исследования глубоко интимен: иногда мы сами не знаем, что мы делаем. 2. Честный человек, вооруженный всем знанием, имеющимся в нашем распоряжении, может только констатировать, что в определенном смысле происхождение жизни на данный момент кажется почти что чудом… 3. …Белок похож на абзац, написанный на языке с двадцатибуквенным алфавитом, конкретная природа белка при этом определяется конкретным порядком букв. За одним тривиальным исключением — этот шрифт никогда не меняется. Животные, растения, микроорганизмы и вирусы — все пользуются одним и тем же набором букв… 4. Одно из важнейших биологических открытий шестидесятых годов заключалось в обнаружении генетического кода, малого словаря (в принципе похожего на азбуку Морзе), который переводит язык генетического материала, состоящий из четырех букв, на язык белка, исполнительный язык, состоящий из двадцати букв. 5. Мы предположили, что микроорганизмы во избежание порчи должны были путешествовать в головной части беспилотного космического корабля, посланного на Землю высокоразвитой цивилизацией, которая зародилась где-нибудь в другом месте несколько миллиардов лет назад… Жизнь зародилась здесь, когда эти организмы попали в первозданный океан и начали размножаться.

Достижения и вклады:

Профессиональная, социальная позиция: Фрэнсис Крик английский молекулярный биолог, физик и нейробиолог.
Основной вклад (чем известен): Фрэнсис Крик известен прежде всего своим исследованиями, приведшими к открытию структуры ДНК в 1952 году, а также своими теориями сознания и происхождения жизни.
Вклады: Он наиболее известен как один из двух со-первооткрывателей, вместе с Джеймсом Уотсоном, двойной спирали структуры молекулы ДНК в 1953 году, Он также сыграл важную роль в исследованиях, касающихся выявления генетического кода.
В Кембридже он познакомился с американцем по имени Джеймс Уотсон и вместе со своим коллегой Морисом Уилкинсоном, они пытались выяснить структуру дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
В своих исследованиях они основывались на теории Крика, Уотсоновсой теории фага, рентгенографических исследованиях Морис Уилкинс и Розалинд Франклин и открытия Эрвина Чаргаффа (1950), утверждающего, что ДНК включает равные количества четырех азотистых оснований - аденина, тимина, гуанина и цитозина.
В 1953 году на основе этих различныхе научных теорий было раскрыто строение ДНК, структурированой, как две закрученные, спиральные лестницы: известной впоследствии как модель двойной спирали.
Крик и Уотсон впервые опубликовали одну из своих четырех статей сообщающих об их открытии 25 апреля 1953 года в журнале Природа.
В 1962 году Френсис Крик, Джеймс Д. Уотсон и Морис Уилкинс были совместно удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине «за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живых организмах».
После открытия двойной спирали, Крик начал работать над проблемой взаимосвязи ДНК с генетическим кодом. Он раскрыл природу генетического кода. Так код определяет соответствие между трех-нуклеотидными последовательностями, называемыми кодонами и аминокислотами. Три азотистых оснований (триплет) кодируют одну аминокислоту. При этом, он раскрыл, механизм синтеза белка. Исходная молекула ДНК разделяется как застежка – молния. Каждая половина молекулы ДНК служит в качестве шаблона, матрицы построения новых комплементарных двойных спиралей.
При этом каждое азотистое ооснование аденин (A), тимин (T), гуанин(G) и цитозин (C) связывается в пару со своим, строго определенным, комплементарным основанием.
Крик широко известен за введение термина «центральная догма», обобщающего идею том, что передача генетической информации в клетках осуществляется посредством одностороннего потока от ДНК, через РНК, к белку.
Позже предметом научного интереса Крика стали две основные нерешенные проблемы биологии. Первая касалась вопроса, как молекулы трансформируются от неживого к живому, и вторая, как мозг влияет на работу сознания. В своей работе «Жизнь как она есть: ее происхождение и природа» (1981), Крик предположил, что жизнь на Земле могла произойти от микроорганизмов, которые были занесены с другой планеты.
Эту теорию он и его коллега Л. Оргел назвали «непосредственной панспермией».
Его теории сознания и происхождения жизни оказали значительное влияние на всех ученых работающих в этой области.
Почётные звания, награды : Нобелевская премия по физиологии и медицине (1962), Международная премия Гайрднер (1962), Королевская медаль(1972), Медаль Копли (1975) Медаль Альберта (Королевское общество искусств) (1987), Oрден заслуг (1991).
Основные труды: «Строение вещества наследственности» (1953), «О молекулах и человеке» (1966), «Жизнь как она есть: ее происхождение и природа» (1981), «Удивительные гипотезы: научный поиск души» (1994).

Карьера и личная жизнь:

Происхождение: Он родился и вырос в Уэстон Фавелле, маленькой деревушке недалеко от английского города Нортгемптон, в котором его отец Крика Гарри Крик (1887-1948) и его дядя основали семейную обувную фабрику. Его матерью была Энни Элизабет Крик (девичья фамилия Уилкинс) (1879-1955).
Образование: Он получил образование в средней школе Нортгемптона, а после 14 лет, в школе Милл- Хилл в Лондоне. Он получил степень бакалавра в области физики в университетском колледже Лондона (UCL), доктора философии в Кембриджском университете, постдоктора в Политехническом институте Бруклина.
Оказали влияние: Эрвин Шредингер
Основные этапы профессиональной деятельности: В 1937 году в возрасте 21, Крик получил степень бакалавра по физике в Университетском колледже Лондона (UCL).
Его работа и дальнейшая учеба в университете были прерваны участием во Второй мировой войне. С 1940 по 1947 он служил в качестве ученого в военно-морском министерстве, где он разрабатывал схемы морских мин.
После службы в армии, в 1947 г. Крик стал аспирантом и Почетным членом колледжа Гая и работал в Кембриджской медицинской лаборатории над использованием рентгеноструктурной дифракции для определения пространственной структуры больших биологических молекул. В это время Крик, под влиянием идей Эрвина Шредингера, изложенных в его книге «Что такое жизнь?» (1944), переключил свой интерес из физики на биологию.
В 1949 Фрэнсис Крик перешел в знаменитую Кавендишскую лабораторию в Кембридже –где начал исследовать молекулярную структуру белков.
Фрэнсису Крику было 35 лет, когда он со своим коллегой Джеймсом Уотсоном начал работать, над раскрытием строения ДНК, генетического кода жизни.
После 1976 г. он работал в Институте Солка в Сан-Диего, где с 1994 по 1995 год он занимал пост президента. В Институте в сотрудничестве с Кристофом Кохом, он изучал нейронные корреляты сознательного визуального опыта, пытаясь понять, как нейронные модели соответствуют сознательному опыту зрения.
Основные этапы личной жизни: С самого раннего возраста, Фрэнсис был увлечен наукой и знаниями, полученными из чтения книг. Он получил образование в гимназии Нортгемптона, а после 14 лет, в школе Милл- Хилл в Лондоне (на стипендию), где он изучал математику, физику и химию с его лучшим другом Джоном Шилстоном.
Впервые Крик женился в 1940 году на Рут Дорин Додд (1913 — 2011). У них родился сын Майкл Фрэнсис Комптон Крик (р. 25 ноября 1940). Он развелся с женой в 1947 году. Позже в 1949 году он женился на Одиллии Спид (1920 — 2007. У них было две дочери Габриель Энн (род. 15 июля 1951) и Жаклин Мари-Тереза (позже Николс) (12 марта 1954 -28 февраля 2011 года). Они оставались вместе до смерти Крика в 2004 году.
Он был кремирован и его пепел был рассеян над Тихим океаном.
Изюминка : Дедушка Фрэнсиса Крика был сапожником и ученым-любителем. Его дядя Уолтер также увлекался наукой и в свои молодые годы Фрэнсис проводил с ним некоторые химические опыты. Первая модель пространственной структуры молекулы ДНК была сконструирована из шариков, кусков проволоки и картона.

Крик Фрэнсис Харри Комптон был одним из двух молекулярных биологов, которые разгадали тайну структуры носителя генетической информации (ДНК), тем самым положив начало современной молекулярной биологии. После этого фундаментального открытия он внес значительный вклад в понимание генетического кода и работы генов, а также в нейробиологию. Разделил Нобелевскую премию по медицине 1962 г. с Джеймсом Уотсоном и Морисом Уилкинсом за выяснение структуры ДНК.

Фрэнсис Крик: биография

Старший из двух сыновей, Фрэнсис, родился в семье Гарри Крика и Элизабет Энн Уилкинс 8 июня 1916 года в Нортгемптоне, Англия. Он учился в местной гимназии и уже в раннем возрасте увлекся экспериментами, часто сопровождавшимися химическими взрывами. В школе он получил приз за сбор полевых цветов. Кроме того, он был помешан на теннисе, но не сильно интересовался другими играми и видами спорта. В возрасте 14 лет Фрэнсис получил стипендию школы Милл-Хилл на севере Лондона. Четыре года спустя, в 18 лет, он поступил в университетский колледж. К его совершеннолетию родители переехали из Нортгемптона в Милл-Хилл, и это позволило Фрэнсису во время учебы жить дома. Он получил диплом с отличием в области физики.

После бакалавриата Фрэнсис Крик под руководством да Коста Андраде в университетском колледже занимался исследованиями вязкости воды под давлением и при высоких температурах. В 1940 г. Фрэнсис получил гражданскую должность в Адмиралтействе, где работал над проектированием противокорабельных мин. В начале года Крик женился на Рут Дорин Додд. Их сын Майкл родился во время воздушного налета на Лондон 25 ноября 1940 года. К концу войны Фрэнсис был приписан к научной разведке в штаб-квартире британского Адмиралтейства в Уайтхолле, где занимался разработкой оружия.

На грани живого и неживого

Понимая, что ему потребуется дополнительное обучение, чтобы удовлетворить свое желание заняться фундаментальными исследованиями, Крик решил работать над ученой степенью. По его словам, он был очарован двумя областями биологии - границей между живым и неживым и деятельностью головного мозга. Крик выбрал первую, несмотря на то что мало знал о предмете. После предварительных исследований в университетском колледже в 1947 году он остановился на программе в лаборатории в Кембридже под руководством Артура Хьюза, касавшейся работы над физическими свойствами цитоплазмы культуры куриных фибробластов.

Два года спустя Крик присоединился к группе Совета по медицинским исследованиям в Кавендишской лаборатории. В нее вошли британские академики Макс Перуц и Джон Кендрю (будущие Нобелевские лауреаты). Фрэнсис стал с ними сотрудничать якобы для изучения структуры белка, но в действительности для работы с Уотсоном над разгадкой строения ДНК.

Двойная спираль

В 1947 г. Фрэнсис Крик развелся с Дорин и в 1949-ом женился на Одиль Спид, студентке-художнице, с которой он познакомился, когда она служила на флоте во время его службы в Адмиралтействе. Их брак совпал с началом его кандидатской работы по рентгеновской дифрактометрии белков. Это метод изучения кристаллического строения молекул, позволяющий определить элементы их трехмерной структуры.

В 1941 году Кавендишской лабораторией руководил сэр Уильям Лоренс Брэгг, который являлся пионером метода рентгеновской дифракции сорок лет назад. В 1951 г. к Крику присоединился Джеймс Уотсон, приглашенный американец, который учился у итальянского врача Сальвадора Эдварда Лурии и являлся членом группы физиков, изучавших бактериальные вирусы, известные как бактериофаги.

Как и его коллеги, Уотсон был заинтересован в раскрытии состава генов и думал, что разгадка структуры ДНК является наиболее перспективным решением. Неформальное партнерство между Криком и Уотсоном развивалось благодаря схожим амбициям и подобным мыслительным процессам. Их опыт дополнял друг друга. К моменту их первой встречи Крик многое знал о рентгеновской дифракции и структуре белка, а Уотсон был хорошо осведомлен о бактериофагах и бактериальной генетике.

Данные Франклин

Фрэнсис Крик и были осведомлены о работе биохимиков Мориса Уилкинса и из Королевского колледжа в Лондоне, которые с помощью рентгеновской дифракции исследовали строение ДНК. Крик, в частности, призывал лондонскую группу строить модели, подобные тем, которые делал в США для решения проблемы альфа-спирали белка. Полинг, отец концепции химической связи, показал, что протеины обладают трехмерной структурой и не являются просто линейными цепочками аминокислот.

Уилкинс и Франклин, действуя независимо, предпочитали более осознанный экспериментальный подход теоретическому, моделирующему методу Полинга, которого придерживался Фрэнсис. Так как группа в Королевском колледже не реагировала на их предложения, Крик и Уотсон посвятили часть двухлетнего периода обсуждениям и рассуждениям. В начале 1953 г. они начали строить модели ДНК.

Структура ДНК

Используя данные рентгеновской дифракции Франклин, методом многих проб и ошибок они создали модель молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты, которая согласовывалась с выводами лондонской группы и данными биохимика Эрвина Чаргаффа. В 1950 г. последний продемонстрировал, что относительное количество четырех нуклеотидов, которые составляют ДНК, следует определенным правилам, одним из которых являлось соответствие количества аденина (А) количеству тимина (Т) и количества гуанина (G) количеству цитозина (C). Такая связь предполагает парность А и Т и G и C, опровергая идею о том, что ДНК - это не более чем тетрануклеотид, то есть простая молекула, состоящая из всех четырех оснований.

Весной и летом 1953 года Уотсон и Крик написали четыре статьи о структуре и предполагаемых функциях дезоксирибонуклеиновой кислоты, первая из которых появилась 25 апреля в журнале Nature. Публикации сопровождались работами Уилкинса, Франклин и их коллег, представивших экспериментальные доказательства модели. Уотсон выиграл жребий и поставил свою фамилию первой, таким образом навсегда связав фундаментальное научное достижение с парой Уотсон-Крик.

Генетический код

В течение следующих нескольких лет Фрэнсис Крик изучал взаимосвязь между ДНК и Его сотрудничество с Верноном Инграмом привело к демонстрации в 1956 г. отличия состава гемоглобина серповидноклеточной анемии от нормального на одну аминокислоту. Исследование представило доказательства того, что генетические заболевания могут быть связаны с отношением ДНК-белок.

Примерно в это же время к Крику в Кавендишской лаборатории присоединился генетик и молекулярный биолог из ЮАР Сидней Бреннер. Они начали заниматься «проблемой кодирования» - определением того, как последовательность оснований ДНК образует последовательность аминокислот в белке. Работа была впервые представлена в 1957 году под названием «О синтезе белка». В ней Крик сформулировал основной постулат молекулярной биологии, согласно которому, информацию, переданную протеину, вернуть уже нельзя. Он прогнозировал механизм синтеза протеина путем передачи информации от ДНК к РНК и от РНК к белку.

Институт Солка

В 1976 году во время отпуска Крику была предложена постоянная должность в Институте биологических исследований Солка в Ла-Хойе, штат Калифорния. Он согласился и всю оставшуюся части своей жизни работал в Институте Солка, в том числе в должности директора. Здесь Крик начал изучать функционирование головного мозга, который интересовал его с самого начала научной карьеры. В основном он занимался сознанием и пытался подойти к этой проблеме через изучение видения. Крик опубликовал несколько спекулятивных работ о механизмах сновидений и внимания, но, как он написал в своей автобиографии, ему еще предстояло произвести на свет какую-либо теорию, которая бы одновременно была новой и убедительно объясняла многие экспериментальные факты.

Интересным эпизодом деятельности в Институте Солка стало развитие его идеи «направленной панспермии». Вместе с Лесли Оргелом он опубликовал книгу, в которой предположил, что микробы витали в космическом пространстве, чтобы в итоге достичь Земли и засеять ее, и что это было сделано в результате действий «кого-то». Так Фрэнсис Крик опроверг теорию креационизма, продемонстрировав, как можно представить спекулятивные идеи.

Награды ученого

За свою карьеру энергичного теоретика современной биологии Фрэнсис Крик собирал, улучшал и синтезировал экспериментальные работы других и привносил свои необычные выводы для решения фундаментальных проблем науки. Его экстраординарные усилия, помимо Нобелевской премии, принесли ему множество наград. К ним относятся премия Ласкера, премия Французской академии наук имени Чарльза Майера и медаль Королевского общества Копли. В 1991-ом он был принят в члены Ордена Заслуг.

Крик умер 28 июля 2004 г. в Сан-Диего в возрасте 88 лет. В 2016 г. на севере Лондона был построен Институт Фрэнсиса Крика. Строение стоимостью 660 млн фунтов стало крупнейшим центром биомедицинских исследований в Европе.

Работа по биологии

Романовой Анастасии

Френсис Крик

Джеймс Уотсон

«Открытие вторичной структуры ДНК»

Начало этой истории можно принять за шутку. "А мы только что открыли секрет жизни!" – сказал один из двоих мужчин, вошедших в кембриджский Игл паб ровно 57 лет назад – 28 февраля 1953 года. И эти люди, работавшие в лаборатории неподалеку, нисколько не преувеличивали. Одного из них звали Френсис Крик, а другого – Джеймс Уотсон.

Биография:

Фрэнсис Крик

В военные годы Крик занимался созданием мин в научно-исследовательской лаборатории Военно-морского министерства Великобритании. В течение двух лет после окончания войны он продолжал работать в этом министерстве и именно тогда прочитал известную книгу Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь? Физические аспекты живой клетки», вышедшую в свет в 1944 году. В книге Шрёдингер задается вопросом: «Как можно пространственно-временные события, происходящие в живом организме, объяснить с позиции физики и химии?»
Идеи, изложенные в книге, настолько повлияли на Крика, что он, намереваясь заняться физикой частиц, переключился на биологию. При поддержке Уилла Крик получил стипендию Совета по медицинским исследованиям и в 1947 году начал работать в Стрэнджвейской лаборатории в Кембридже. Здесь он изучал биологию, органическую химию и методы рентгеновской дифракции, используемые для определения пространственной структуры молекул.

Джеймс Девей Уотсон

В Чикаго он получил начальное и среднее образование . Вскоре стало очевидно, что Джеймс необыкновенно одаренный ребенок, и его пригласили на радио для участия в программе «Викторины для детей». Лишь два года проучившись в средней школе , Уотсон получил в 1943 году стипендию для обучения в экспериментальном четырехгодичном колледже при Чикагском университете, где проявил интерес к изучению орнитологии. Став бакалавром естественных наук в университете Чикаго в 1947 году, он продолжил образование в Индианском университете Блумингтона.
К этому времени Уотсон заинтересовался генетикой и начал обучение в Индиане под руководством специалиста в этой области Германа Дж Меллера и бактериолога Сальвадора Лурия. Уотсон написал диссертацию о влиянии рентгеновских лучей на размножение бактериофагов (вирусов , инфицирующих бактерии) и получил в 1950 году степень доктора философии. Субсидия Национального исследовательского общества позволила ему продолжить исследования бактериофагов в Копенгагенском университете в Дании. Там он проводил изучение биохимических свойств ДНК бактериофага. Однако, как он позднее вспоминал, эксперименты с фагом стали его тяготить, ему хотелось узнать больше об истинной структуре молекул ДНК, о которых так увлеченно говорили генетики.

В октябре 1951 года ученый отправился в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета для исследования пространственной структуры белков совместно с Кендрю. Там он познакомился с Фрэнсисом Криком, (физиком, интересовавшимся биологией), писавшим в то время докторскую диссертацию.
Впоследствии у них установились тесные творческие контакты. «Это была интеллектуальная любовь с первого взгляда, – утверждает один историк науки. Несмотря на общность интересов, взглядов на жизнь и стиль мышления, Уотсон и Крик беспощадно, хотя и вежливо, критиковали друг друга. Их роли в этом интеллектуальном дуэте были разными. «Френсис был мозгом, а я – чувством», – говорит Уотсон

Начиная с 1952 года, основываясь на ранних исследованиях Чаргаффа, Уилкинса и Франклин, Крик и Уотсон решили попытаться определить химическую структуру ДНК.

К пятидесятым годам было известно, что ДНК – большая молекула, состоящая из соединенных между собой в линию нуклеотидов. Также ученые знали, что именно ДНК отвечает за хранение и передачу по наследству генетической информации. Неизвестными оставались пространственная структура этой молекулы и механизмы, по которым ДНК передается по наследству от клетки к клетке и от организма к организму.

В 1948 году Лайнус Полинг открыл пространственную структуру других макромолекул – белков. Прикованный нефритом к постели Полинг несколько часов складывал бумагу, которой он пытался смоделировать конфигурацию белковой молекулы, и создал модель структуры, названной "альфа-спиралью".

По словам Уотсона, после этого открытия в их лаборатории была популярна гипотеза о спиральном строении ДНК. Уотсон и Крик сотрудничали с ведущими специалистами по рентгеноструктурному анализу, а Крик умел практически безошибочно обнаруживать признаки спирали на снимках, полученных таким способом.

Полинг тоже считал, что ДНК – спираль, причем, состоящая из трех нитей. Однако, он не мог объяснить ни природы такой структуры, ни механизмы самоудвоения ДНК для передачи дочерним клеткам.

Открытие двуспиральной структуры произошло после того, как Морис Уилкинс тайно показал Уотсону и Крику рентгеновский снимок молекулы ДНК, сделанный его сотрудницей Розалиндой Франклин. На этом снимке они четко узнали признаки спирали и направились в лабораторию, чтобы проверить все на объемной модели.

В лаборатории выяснилось, что мастерская не поставила необходимые для стереомодели металлические пластины, и Уотсон вырезал из картона четыре вида макетов нуклеотидов – гуанина (G), цитозина (C), тимина (T) и аденина (A) – и стал раскладывать их на столе. И тут он обнаружил, что аденин соединяется с тимином, а гуанин – с цитозином по принципу "ключ-замок". Именно таким образом соединяются между собой две нити спирали ДНК, то есть напротив тимина из одной нити всегда будет находиться аденин из другой, и ничто иное.

В течение последующих восьми месяцев Уотсон и Крик обобщили полученные результаты с уже имевшимися, сделав сообщение о структуре ДНК в феврале 1953 года.

Месяцем позже они создали трехмерную модель молекулы ДНК, сделанную из шариков, кусочков картона и проволоки.
Согласно модели Крика-Уотсона ДНК представляет двойную спираль, состоящую из двух цепей дезоксирибозофосфата, соединенных парами оснований аналогично ступенькам лестницы. Посредством водородных связей аденин соединяется с тимином, а гуанин - с цитозином.

Можно поменять местами:

а) участников данной пары;

б) любую пару на другую пару, и это не приведет к нарушению структуры, хотя решающим образом скажется на ее биологической активности.

Структура ДНК, предложенная Уотсоном и Криком, отлично удовлетворяла главному критерию, выполнение которого было необходимо для молекулы, претендующей на роль хранилища наследственной информации. «Остов нашей модели в высокой степени упорядочен, и последовательность пар оснований является единственным свойством, которое может обеспечить передачу генетической информации», – писали они.
«Наша структура, – писали Уотсон и Крик, – состоит, таким образом, из двух цепочек, каждая из которых является комплементарной по отношению к другой».

Уотсон написал об открытии своему шефу Дельбрюку, а тот – Нильсу Бору: «Потрясающие вещи происходят в биологии. Мне кажется, Джим Уотсон сделал открытие, сравнимое с тем, что сделал Резерфорд в 1911 году». Стоит напомнить, что в 1911 году Резерфорд открыл атомное ядро.

Такое расположение позволило объяснить механизмы копирования ДНК: две нити спирали расходятся, и к каждой из них достраивается из нуклеотидов точная копия ее бывшей "партнерши" по спирали. По такому же принципу, как с негатива в фотографии печатают позитив.

Хоть Розалинда Франклин и не поддерживала гипотезу о спиральном строении ДНК, именно ее снимки сыграли решающую роль в открытии Уотсона и Крика.

Позже предложенная Уотсоном и Криком модель строения ДНК была доказана. А в 1962 г. их работа была отмечена Нобелевской премией по физиологии и медицине «за открытия в области молекулярной структуры нуклеиновых кислот и за определение их роли для передачи информации в живой материи». Среди лауреатов не было скончавшейся к тому времени (от рака в 1958 году) Розалинды Франклин, так как премия не присуждается посмертно.

ём из Каролинского института сказал на церемонии вручения премии: «Открытие пространственной молекулярной структуры ДНК является крайне важным, т к. намечает возможности для понимания в мельчайших деталях общих и индивидуальных особенностей всего живого». Энгстрём отметил, что «расшифровка двойной спиральной структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты со специфическим парным соединением азотистых оснований открывает фантастические возможности для разгадывания деталей контроля и передачи генетической информации».

https://pandia.ru/text/78/209/images/image004_142.jpg" width="624" height="631 src=">