La découverte de la double hélice de l’ADN a été l’une des étapes clés de l’histoire de la biologie mondiale ; On doit cette découverte au duo James Watson et Francis Crick. Malgré le fait que Watson ait acquis une certaine notoriété grâce à certaines déclarations, il est tout simplement impossible de surestimer l'importance de sa découverte.

James Dewey Watson - biologiste moléculaire, généticien et zoologiste américain ; Il est surtout connu pour sa participation à la découverte de la structure de l'ADN en 1953. Lauréat du prix Nobel de physiologie ou médecine.

Après avoir obtenu son diplôme de l'Université de Chicago et de l'Université d'Indiana, Watson a passé du temps à faire des recherches en chimie avec le biochimiste Herman Kalckar à Copenhague. Il a ensuite rejoint le laboratoire Cavendish de l'Université de Cambridge, où il a rencontré pour la première fois son futur collègue et camarade Francis Crick.

Watson et Crick ont ​​eu l'idée d'une double hélice d'ADN à la mi-mars 1953, alors qu'ils étudiaient les données collectées par Rosalind Franklin et Maurice Wilkins. données expérimentales. La découverte a été annoncée par Sir Lawrence Bragg, directeur du laboratoire Cavendish ; Cela s'est produit lors d'une conférence scientifique belge le 8 avril 1953. Cependant, cette déclaration importante n’a pas été réellement remarquée par la presse. Le 25 avril 1953, un article sur cette découverte est publié dans la revue scientifique Nature. D'autres biologistes et ligne entière Les lauréats du prix Nobel ont rapidement apprécié la monumentalité de la découverte ; certains l'ont même appelé le plus grand découverte scientifique 20ième siècle.

En 1962, Watson, Crick et Wilkins reçurent le prix Nobel de physiologie ou médecine pour leur découverte. La quatrième participante au projet, Rosalind Franklin, est décédée en 1958 et ne pouvait donc plus se qualifier pour le prix. Watson a également reçu un monument au Musée américain d'histoire naturelle de New York pour sa découverte ; comme de tels monuments ne sont érigés qu'en l'honneur des scientifiques américains, Crick et Wilkins se sont retrouvés sans monuments.

Watson est toujours considéré comme l’un des plus grands scientifiques de l’histoire ; cependant, beaucoup de gens ne l’aimaient ouvertement pas en tant que personne. James Watson a été impliqué à plusieurs reprises dans des scandales assez médiatisés ; l'un d'eux était directement lié à son travail - le fait est qu'en travaillant sur le modèle ADN, Watson et Crick ont ​​utilisé les données obtenues par Rosalind Franklin sans sa permission. Les scientifiques ont travaillé très activement avec le partenaire de Franklin, Wilkins ; Il est fort possible que Rosalind elle-même n'ait pas compris jusqu'à la fin de sa vie à quel point ses expériences jouaient un rôle important dans la compréhension de la structure de l'ADN.

De 1956 à 1976, Watson a travaillé au département de biologie de Harvard ; Durant cette période, il s'intéresse principalement à la biologie moléculaire.

En 1968, Watson a reçu un poste de directeur du Cold Spring Harbor Laboratory à Long Island, New York ; Grâce à ses efforts, la qualité des travaux de recherche en laboratoire a considérablement augmenté et le financement s'est sensiblement amélioré. Watson lui-même était principalement impliqué dans la recherche sur le cancer au cours de cette période ; Chemin faisant, il a fait du laboratoire sous sa direction l’un des meilleurs centres de biologie moléculaire au monde.

Watson est devenu président en 1994 centre de recherche, en 2004 – recteur; en 2007, il a quitté son poste après avoir fait des déclarations plutôt impopulaires sur l'existence d'un lien entre le niveau de renseignement et l'origine.

De 1988 à 1992, Watson a collaboré activement avec les National Institutes of Health, aidant à développer le projet du génome humain.

Watson était également connu pour ses commentaires ouvertement provocateurs et souvent offensants à l'égard de ses collègues ; entre autres, il a parlé de Franklin dans ses discours (après sa mort). Un certain nombre de ses déclarations pourraient être perçues comme des attaques envers les homosexuels et les personnes obèses.

Cri Frances Harry Compton Cri Frances Harry Compton

(Crick) (né en 1916), biophysicien et généticien anglais. En 1953, avec J. Watson, il crée un modèle de la structure de l'ADN (double hélice), qui permet d'expliquer nombre de ses propriétés et fonctions biologiques et jette les bases de la génétique moléculaire. Fonctionne sur le déchiffrement du code génétique. Prix ​​Nobel (1962, conjointement avec J. Watson et M. Wilkins).

CRICK (Crick) Francis Harry Compton (8 juin 1916, Northampton, Royaume-Uni - 30 juillet 2004, San Diego, États-Unis), biophysicien et généticien anglais. Prix ​​Nobel de physiologie ou médecine (1962, conjointement avec J. Watson et M. Wilkins (cm. WILKINS Maurice)).
Né dans la famille d'un fabricant de chaussures à succès. Après que la famille ait déménagé à Londres, il a étudié à la Mill Hill School, où ses capacités en physique, chimie et mathématiques ont été démontrées. En 1937, après avoir obtenu son diplôme de l'Oxford University College, il obtient un baccalauréat. sciences naturelles, après avoir soutenu sa thèse sur la viscosité de l'eau à haute température.
En 1939, déjà pendant la Seconde Guerre mondiale, il commença à travailler dans le laboratoire de recherche du Département de la Marine, travaillant sur les mines sous-marines. À la fin de la guerre, tout en continuant à travailler dans ce département, j'ai découvert le livre de l'éminent scientifique autrichien E. Schrödinger. (cm. SCHRÖDINGER Erwin)"Qu'est ce que la vie? Aspects physiques de la cellule vivante" (1944), dans lequel les événements spatio-temporels se produisant dans un organisme vivant étaient expliqués du point de vue de la physique et de la chimie. Les idées présentées dans le livre ont tellement influencé Crick que, dans l'intention d'étudier la physique des particules, il s'est tourné vers la biologie. Récipiendaire d'une bourse du Conseil de recherches médicales, Crick a commencé à travailler au laboratoire Strangeway de Cambridge en 1947, où il a étudié la biologie, la chimie organique et les techniques de diffraction des rayons X utilisées pour déterminer la structure spatiale des molécules. Ses connaissances en biologie se sont considérablement élargies après avoir rejoint en 1949 le célèbre laboratoire Cavendish de Cambridge - l'un des centres mondiaux de biologie moléculaire, où, sous la direction de l'éminent biochimiste M. Perutz (cm. PERUTZ Max Ferdinand) Crick a étudié la structure moléculaire des protéines. Il a essayé de trouver la base chimique de la génétique, qui, selon lui, pourrait être contenue dans l'acide désoxyribonucléique. (cm. ACIDES DÉSOXYRIBONUCLÉIQUES)(ADN).
Durant la même période, d'autres scientifiques travaillaient dans le même domaine en même temps que Crick. En 1950, le biologiste américain E. Chargaff (cm. CHARGAFF Erwin) de l'Université de Columbia est arrivé à la conclusion que l'ADN comprend des quantités égales de quatre bases azotées - l'adénine (cm. ADÉNINE), Timina (cm. TIMIN), guanine (cm. GUANINE) et cytosine (cm. CYTOSINE). Collègues anglais de Crick M. Wilkins (cm. WILKINS Maurice) et R. Franklin du King's College de l'Université de Londres ont mené des études de diffraction des rayons X sur des molécules d'ADN.
En 1951, Crick entame des recherches conjointes avec le jeune biologiste américain J. Watson. (cm. WATSONJames Dewey) au Laboratoire Cavendish. S'appuyant sur les premiers travaux de Chargaff, Wilkins et Franklin, Crick et Watson ont passé deux ans à étudier la structure spatiale de la molécule d'ADN et à en construire un modèle à partir de perles, de morceaux de fil et de carton. Selon leur modèle, l'ADN est une double hélice constituée de deux chaînes d'un monosaccharide et d'un phosphate reliés par des paires de bases au sein de l'hélice, l'adénine étant reliée à la thymine et la guanine à la cytosine, et les bases entre elles par des liaisons hydrogène. Le modèle Watson-Crick a permis à d’autres chercheurs de visualiser clairement le processus de synthèse de l’ADN. Les deux brins de la molécule se séparent au niveau des sites de liaison hydrogène, comme l’ouverture d’une fermeture éclair, puis un nouveau brin est synthétisé sur chaque moitié de l’ancienne molécule d’ADN. La séquence de bases agit comme un modèle ou un modèle pour une nouvelle molécule.
En 1953, ils achevèrent la création d'un modèle d'ADN et Crick obtint un doctorat à Cambridge avec une thèse sur l'analyse par diffraction des rayons X de la structure des protéines. En 1954, il s'occupa de déchiffrer le code génétique. Initialement théoricien, Crick a commencé, avec S. Brenner, à étudier les mutations génétiques des bactériophages, des virus qui infectent les cellules bactériennes.
En 1961, trois types de ribo ont été découverts acide nucléique (cm. ACIDES RIBONUCLÉIQUES)(ARN) : messager, ribosomal et transport. Crick et ses collègues ont proposé un moyen de lire le code génétique. Selon la théorie de Crick, l'ARN messager reçoit des informations génétiques de l'ADN du noyau cellulaire et les transfère aux ribosomes, sites de synthèse des protéines dans le cytoplasme cellulaire. L'ARN de transfert transfère les acides aminés aux ribosomes. L'ARN messager et l'ARN ribosomal, interagissant les uns avec les autres, assurent la connexion des acides aminés pour former des molécules protéiques dans séquence correcte. Le code génétique est constitué de triplets de bases azotées dans l'ADN et l'ARN pour chacun des 20 acides aminés. Les gènes sont constitués de nombreux triplets de base, que Crick appelle codons. (cm. CODON), ils sont les mêmes chez différentes espèces.
En 1962, Crick, Wilkins et Watson reçurent le prix Nobel « pour leurs découvertes concernant la structure moléculaire des acides nucléiques et leur importance pour la transmission de l'information dans les systèmes vivants ». L'année où il reçoit le prix Nobel, Crick devient directeur du laboratoire de biologie de l'Université de Cambridge et membre étranger du Conseil du Salk Institute de San Diego (Californie). En 1977, après avoir déménagé à San Diego, Crick se tourne vers la recherche dans le domaine de la neurobiologie, en particulier les mécanismes de la vision et du rêve.
Dans son livre « La vie telle qu'elle est : son origine et sa nature » (1981), le scientifique a noté l'étonnante similitude de toutes les formes de vie. Citant des découvertes en biologie moléculaire, en paléontologie et en cosmologie, il a suggéré que la vie sur Terre pourrait provenir de micro-organismes dispersés dans l’espace depuis une autre planète. Lui et son collègue L. Orgel ont appelé cette théorie « panspermie directe ».
Crick a vécu une longue vie et est décédé à l'âge de 88 ans. Au cours de sa vie, Crick a reçu de nombreux prix et récompenses (Prix S. L. Mayer de l'Académie française des sciences, 1961 ; prix scientifique Société américaine d'exploration, 1962 ; Médaille royale, 1972 ; Médailles J. Copley (cm. COPLEY (John Singleton) Société royale, 1976).

Dictionnaire encyclopédique . 2009 .

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En Grande-Bretagne, fondée en 1209. Une des plus anciennes universités d'Europe, un centre scientifique majeur. En 1996, il y avait plus de 14 500 étudiants. * * * UNIVERSITÉ DE CAMBRIDGE UNIVERSITÉ DE CAMBRIDGE, Grande-Bretagne, fondée en 1209 ; un des plus anciens... ... Dictionnaire encyclopédique

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- (Watson) (né en 1928), biochimiste américain, membre étranger de l'Académie russe des sciences (1988). En 1953, avec F. Crick, il propose un modèle de la structure spatiale de l'ADN (double hélice), qui permet d'expliquer nombre de ses propriétés et fonctions biologiques.… … Dictionnaire encyclopédique

GÈNE (du grec genre genos, origine), section d'une molécule d'acide nucléique génomique, caractérisée par une séquence nucléotidique qui lui est spécifique, représentant une unité de fonction différente des fonctions d'autres gènes, et capable... ... Dictionnaire encyclopédique

La découverte de l’existence d’une hélice d’ADN dupliquée s’est avérée être un tournant dans la biologie. Il a été réalisé par l'Anglais Francis Crick et l'Américain James Watson. En 1962, les scientifiques reçoivent le prix Nobel.

Ils sont considérés parmi les plus personnes intelligentes sur la planète. Crick a fait de nombreuses découvertes divers domaines, sans se limiter à la génétique. Watson s'est fait connaître grâce à un certain nombre de déclarations, mais cela le caractérise davantage comme une personne extraordinaire.

Enfance

Francis Crick est né en 1916 à Northampton, en Angleterre. Son père était un homme d'affaires prospère et possédait une usine de chaussures. Il est allé chez un habitué lycée. Après la guerre, les revenus de la famille ont considérablement diminué et le chef a décidé de déménager la famille à Londres. Francis est diplômé de la Mill Hill School, où il s'intéressait aux mathématiques, à la physique et à la chimie. Il a ensuite étudié à l'University College de Londres et a obtenu un baccalauréat ès sciences.

Puis son futur collègue, James Watson, est né sur un autre continent. Depuis son enfance, il était différent des enfants ordinaires ; même à cette époque, on prédisait que James avait un avenir brillant. Il est né à Chicago en 1928. Ses parents l'entouraient d'amour et de joie.

L'enseignant de la première année a noté que son intelligence n'était pas adaptée à son âge. Après la 3ème année, il a participé à quiz intellectuel pour les enfants à la radio. Watson a montré des capacités étonnantes. Plus tard, il sera invité à l'Université de Chicago, où il s'intéressera à l'ornithologie. Titulaire d'un baccalauréat, le jeune homme décide de poursuivre ses études à l'université de Bloomington dans l'Indiana.

Intérêt pour les sciences

À l'Université d'Indiana, Watson étudie la génétique et attire l'attention du biologiste Salvador Lauria et du brillant généticien J. Moeller. La collaboration a abouti à une thèse sur l'effet des rayons X sur les bactéries et les virus. Après une brillante défense, James Watson devient docteur ès sciences.

D'autres recherches sur les bactériophages auront lieu dans le lointain Danemark, à l'Université de Copenhague. Le scientifique travaille activement à la compilation d'un modèle d'ADN et à l'étude de ses propriétés. Son collègue est le talentueux biochimiste Herman Kalkar. Cependant, une rencontre fatidique avec Francis Crick aura lieu à l'Université de Cambridge. Aspirant scientifique, Watson, âgé de seulement 23 ans, invitera Francis dans son laboratoire pour travailler ensemble.

Avant la Seconde Guerre mondiale, Crick étudiait la viscosité de l’eau dans divers États. Plus tard, il a dû travailler pour le Département de la Marine, développant des mines. Le tournant sera la lecture du livre d’E. Schrödinger. Les idées de l'auteur ont poussé Francis à étudier la biologie. Depuis 1947, il travaille dans un laboratoire de Cambridge, où il étudie la diffraction des rayons X, la chimie organique et la biologie. Son chef était Max Perutz, qui étudie la structure des protéines. Crick développe un intérêt pour la définition base chimique code génétique.

Décodage de l'ADN

Au printemps 1951, un symposium eut lieu à Naples, au cours duquel James rencontra le scientifique anglais Maurice Wilkins et la chercheuse Rosalyn Franklin, qui effectuaient également des analyses d'ADN. Ils ont déterminé que la structure de la cellule est similaire à un escalier en colimaçon : elle a une forme à double spirale. Leurs données expérimentales ont incité Watson et Crick à mener des recherches plus approfondies. Ils décident de déterminer la composition des acides nucléiques et recherchent le financement nécessaire : une subvention de la Société nationale pour l'étude de la paralysie infantile.

En 1953, ils informeront le monde sur la structure de l’ADN et présenteront un modèle complet de la molécule.

En seulement 8 mois, deux brillants scientifiques résumeront les résultats de leurs expériences avec les données disponibles. Dans un mois, un modèle d’ADN tridimensionnel sera réalisé à partir de boules et de carton.

La découverte a été annoncée par Lawrence Bragg, directeur du laboratoire Cavendish, lors d'une conférence belge le 8 avril. Mais l’importance de cette découverte n’a pas été immédiatement reconnue. Ce n'est que le 25 avril, après la publication d'un article dans la revue scientifique Nature, que les biologistes et autres lauréats ont véritablement apprécié la valeur des nouvelles connaissances. L'événement a été attribué à la plus grande découverte siècle.

En 1962, les Anglais Wilkins et Crick et l'Américain Watson furent nominés pour le prix Nobel de médecine. Malheureusement, Rosalind Franklin est décédée il y a 4 ans et ne faisait pas partie des prétendants. Cela a provoqué un énorme scandale, car le modèle utilisait les données des expériences de Franklin, même si elle n’avait pas donné son autorisation officielle. Crick et Watson ont travaillé en étroite collaboration avec son partenaire Wilkins, et Rosalind elle-même n'a appris l'importance de ses expériences pour la médecine qu'à la fin de sa vie.

Un monument a été érigé en l'honneur de Watson pour sa découverte à New York. Wilkins et Crick n'ont pas reçu cet honneur parce qu'ils n'avaient pas la citoyenneté américaine.

Carrière

Après la découverte de la structure de l'ADN, Watson et Crick ont ​​divergé. James est devenu membre principal du département de biologie de l'Université de Californie, puis est devenu professeur. En 1969, on lui propose de diriger le laboratoire de biologie moléculaire de Long Island. Le scientifique refuse de travailler à Harvard, où il travaille depuis 1956. Il consacrera le reste de sa vie à la neurobiologie, étudiant l'influence des virus et de l'ADN sur le cancer. Sous la direction du scientifique, le laboratoire a atteint un nouveau niveau de qualité de recherche et son financement a considérablement augmenté. Gold Spring Harbor est devenu le premier centre mondial d'étude de la biologie moléculaire. De 1988 à 1992, Watson a participé activement à un certain nombre de projets visant à étudier le génome humain.

Après une reconnaissance internationale, Crick est devenu chef d'un laboratoire de biologie à Cambridge. En 1977, il s'installe à San Diego, en Californie, pour étudier les mécanismes du rêve et de la vision.

En 1983, avec le mathématicien Gr. Mitchison, a-t-il suggéré : les rêves sont la capacité du cerveau à se libérer des associations inutiles et excessives accumulées au cours de la journée. Les scientifiques considèrent les rêves comme un moyen de prévenir la surcharge du système nerveux.

En 1981, le livre de Francis Crick « La vie telle qu’elle est : son origine et sa nature » a été publié, dans lequel l’auteur spécule sur l’origine de la vie sur Terre. Selon sa version, les premiers habitants de la planète étaient des micro-organismes provenant d'autres objets spatiaux. Ceci explique la similitude du code génétique de tous les objets vivants. Le scientifique est décédé en 2004 d'une oncologie. Il a été incinéré et ses cendres ont été dispersées Océan Pacifique.

En 2004, Watson est devenu recteur, mais en 2007, il a dû démissionner de ce poste pour avoir parlé du lien génétique entre l'origine (race) et le niveau d'intelligence. Le scientifique adore commenter de manière provocante et insultante le travail de ses collègues, et Franklin ne fait pas exception. Certaines déclarations ont été perçues comme des attaques contre les personnes obèses et les homosexuels.

En 2007, Watson a publié son autobiographie, Eviter Boring. En 2008, il a donné une conférence publique à l'Université d'État de Moscou. Watson est considéré comme la première personne dont le génome est entièrement déchiffré. Le scientifique travaille actuellement à trouver les gènes responsables de la maladie mentale.

Crick et Watson ont ouvert de nouvelles possibilités pour le développement de la médecine. Surestimer leur importance activité scientifique impossible.

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Crick Frances Harry Compton était l'un des deux biologistes moléculaires qui ont résolu le mystère de la structure porteuse information génétique(ADN), jetant ainsi les bases de la biologie moléculaire moderne. Depuis cette découverte fondamentale, il a apporté d’importantes contributions à la compréhension du code génétique et de la fonction des gènes, ainsi qu’à la neurobiologie. A partagé le prix Nobel de médecine 1962 avec James Watson et Maurice Wilkins pour avoir élucidé la structure de l'ADN.

Francis Crick: biographie

L'aîné de deux fils, Francis, est né de Harry Crick et d'Elizabeth Ann Wilkins le 8 juin 1916 à Northampton, en Angleterre. Il a étudié au gymnase local et s'est intéressé très tôt aux expériences, souvent accompagnées d'explosions chimiques. À l'école, il a gagné un prix pour avoir cueilli des fleurs sauvages. De plus, il était obsédé par le tennis, mais n'était pas très intéressé par les autres jeux et sports. À l'âge de 14 ans, Francis a reçu une bourse pour étudier à la Mill Hill School, au nord de Londres. Quatre ans plus tard, à 18 ans, il entre au Collège universitaire. Au moment où il est devenu majeur, ses parents avaient déménagé de Northampton à Mill Hill, permettant à Francis de vivre à la maison tout en étudiant. Il est diplômé avec mention en physique.

Après ses études de premier cycle, Francis Crick, sous la direction de da Costa Andrade du University College, a étudié la viscosité de l'eau sous pression et à haute température. En 1940, Francis obtient un poste civil à l'Amirauté, où il travaille à la conception de mines antinavires. Plus tôt dans l'année, Crick a épousé Ruth Doreen Dodd. Leur fils Michael est né lors du raid aérien sur Londres le 25 novembre 1940. Vers la fin de la guerre, Francis fut affecté au renseignement scientifique au quartier général de l'Amirauté britannique à Whitehall, où il travailla au développement d'armes.

À la frontière entre le vivant et le non-vivant

Comprendre ce dont il aura besoin éducation supplémentaire pour satisfaire votre envie de vous engager recherche fondamentale, Crick a décidé de travailler sur diplôme scientifique. Selon lui, il était fasciné par deux domaines de la biologie : la frontière entre le vivant et le non-vivant et l'activité du cerveau. Crick a choisi la première, même s'il connaissait peu le sujet. Après des recherches préliminaires à l'University College en 1947, il s'oriente vers un programme dans un laboratoire de Cambridge sous la direction d'Arthur Hughes pour travailler sur propriétés physiques cytoplasme de culture de fibroblastes de poulet.

Deux ans plus tard, Crick a rejoint le groupe du Conseil de recherches médicales du laboratoire Cavendish. Il comprenait les universitaires britanniques Max Perutz et John Kendrew (futur lauréats du prix Nobel). Francis a commencé à collaborer avec eux, apparemment pour étudier la structure des protéines, mais en réalité pour travailler avec Watson pour démêler la structure de l'ADN.

Double hélice

Francis Crick a divorcé de Doreen en 1947 et a épousé en 1949 Odile Speed, une étudiante en art qu'il avait rencontrée alors qu'elle servait dans la marine pendant son service dans l'Amirauté. Leur mariage a coïncidé avec le début de ses travaux de doctorat sur la diffraction des rayons X des protéines. Il s'agit d'une méthode d'étude de la structure cristalline des molécules, permettant de déterminer les éléments de leur structure tridimensionnelle.

En 1941, le laboratoire Cavendish était dirigé par Sir William Lawrence Bragg, pionnier de la diffraction des rayons X quarante ans plus tôt. En 1951, Crick fut rejoint par James Watson, un Américain en visite qui avait étudié auprès du médecin italien Salvador Edward Luria et faisait partie d'un groupe de physiciens étudiant les virus bactériens connus sous le nom de bactériophages.

Comme ses collègues, Watson souhaitait découvrir la composition des gènes et pensait que la solution la plus prometteuse était de découvrir la structure de l’ADN. Le partenariat informel entre Crick et Watson s'est développé grâce à des ambitions et des processus de pensée similaires. Leurs expériences se complétaient. Au moment de leur première rencontre, Crick en savait beaucoup sur la diffraction des rayons X et la structure des protéines, et Watson connaissait bien les bactériophages et la génétique bactérienne.

Données Franklin

Francis Crick et connaissaient les travaux des biochimistes Maurice Wilkins et du King's College de Londres, qui utilisaient la diffraction des rayons X pour étudier la structure de l'ADN. Crick a notamment encouragé le groupe londonien à construire des modèles similaires à ceux fabriqués aux États-Unis pour résoudre le problème de l'hélice alpha de la protéine. Pauling, le père du concept de liaison chimique, a montré que les protéines ont une structure tridimensionnelle et ne sont pas de simples chaînes linéaires d'acides aminés.

Wilkins et Franklin, agissant indépendamment, ont préféré l'approche expérimentale plus délibérée à la méthode théorique de modélisation de Pauling, à laquelle Francis a adhéré. Le groupe du King's College n'ayant pas répondu à leurs propositions, Crick et Watson ont consacré une partie d'une période de deux ans à des discussions et à des spéculations. Au début de 1953, ils commencèrent à construire des modèles d’ADN.

Structure de l'ADN

En utilisant les données de diffraction des rayons X de Franklin, et après de nombreux essais et erreurs, ils ont créé un modèle de la molécule d'acide désoxyribonucléique qui était en accord avec les découvertes du groupe de Londres et les données du biochimiste Erwin Chargaff. En 1950, ce dernier démontra que les quantités relatives des quatre nucléotides qui composent l'ADN suivent certaines règles, dont l'une était la correspondance de la quantité d'adénine (A) avec la quantité de thymine (T) et la quantité de guanine ( G) à la quantité de cytosine (C). Cette relation suggère l'appariement de A et T et G et C, réfutant l'idée selon laquelle l'ADN n'est rien de plus qu'un tétranucléotide, c'est-à-dire une simple molécule constituée des quatre bases.

Au printemps et à l'été 1953, Watson et Crick écrivirent quatre articles sur la structure et les fonctions putatives de l'acide désoxyribonucléique, dont le premier parut le 25 avril dans la revue Nature. Les publications étaient accompagnées de travaux de Wilkins, Franklin et de leurs collègues, qui présentaient des preuves expérimentales du modèle. Watson a remporté le lot et a mis son nom de famille en premier, reliant ainsi à jamais la réalisation scientifique fondamentale au couple Watson Creek.

Code génétique

Au cours des années suivantes, Francis Crick étudia la relation entre l'ADN et sa collaboration avec Vernon Ingram conduisit à la démonstration en 1956 que la composition de l'hémoglobine drépanocytaire était constituée d'un acide aminé différent de l'hémoglobine normale. L’étude a fourni la preuve que les maladies génétiques peuvent être liées au rapport ADN-protéine.

À cette époque, le généticien et biologiste moléculaire sud-africain Sydney Brenner a rejoint Crick au laboratoire Cavendish. Ils ont commencé à s'attaquer au « problème du codage » : déterminer comment la séquence des bases de l'ADN forme la séquence des acides aminés dans une protéine. Le travail a été présenté pour la première fois en 1957 sous le titre « Sur la synthèse des protéines ». Crick y formule le postulat de base de la biologie moléculaire, selon lequel les informations transférées à une protéine ne peuvent pas être restituées. Il a prédit le mécanisme de synthèse des protéines en transférant l'information de l'ADN à l'ARN et de l'ARN aux protéines.

Institut Salk

En 1976, alors qu'il était en congé, Crick s'est vu offrir un poste permanent au Salk Institute for Biological Studies à La Jolla, en Californie. Il a accepté et a travaillé au Salk Institute pour le reste de sa vie, notamment en tant que directeur. Ici, Crick a commencé à étudier le fonctionnement du cerveau, qui l'intéressait depuis le début de sa carrière scientifique. Il s'intéressait principalement à la conscience et tentait d'aborder ce problème à travers l'étude de la vision. Crick a publié plusieurs ouvrages spéculatifs sur les mécanismes des rêves et de l'attention, mais, comme il l'a écrit dans son autobiographie, il n'avait pas encore produit de théorie à la fois nouvelle et expliquant de manière convaincante de nombreux faits expérimentaux.

Un épisode intéressant de l'activité de l'Institut Salk a été le développement de son idée de « panspermie dirigée ». Avec Leslie Orgel, il a publié un livre dans lequel il suggérait que les microbes planaient dans Cosmos pour finalement atteindre la Terre et l'ensemencer, et que cela a été fait à la suite des actions de « quelqu'un ». Ainsi, Francis Crick a réfuté la théorie du créationnisme en démontrant comment des idées spéculatives peuvent être présentées.

Prix ​​​​scientifiques

Au cours de sa carrière de théoricien énergétique de la biologie moderne, Francis Crick a collecté, affiné et synthétisé travail expérimental d'autres et a apporté ses conclusions inhabituelles pour résoudre des problèmes fondamentaux de la science. Ses efforts extraordinaires lui ont valu de nombreuses récompenses en plus du prix Nobel. Il s'agit notamment du prix Lasker, du prix Charles Mayer de l'Académie française des sciences et de la médaille Copley de la Royal Society. En 1991, il a été admis dans l'Ordre du Mérite.

Crick est décédé le 28 juillet 2004 à San Diego à l'âge de 88 ans. En 2016, le Francis Crick Institute a été construit au nord de Londres. Le bâtiment de 660 millions de livres sterling est devenu... le plus grand centre recherche biomédicale en Europe.

La double hélice d’ADN a 50 ans !

Le samedi 28 février 1953, deux jeunes scientifiques, J. Watson et F. Crick, dans un petit restaurant Aigleà Cambridge ont annoncé à un déjeuner qu'ils avaient découvert le secret de la vie. De nombreuses années plus tard, Odile, l'épouse de F. Crick, a déclaré qu'elle ne le croyait bien sûr pas : quand il rentrait à la maison, il disait souvent quelque chose comme ça, mais il s'est ensuite avéré que c'était une erreur. Cette fois, il n’y a eu aucune erreur et avec cette déclaration a commencé une révolution en biologie qui se poursuit encore aujourd’hui.

25 avril 1953 dans le magazine Nature trois articles sont parus sur la structure des acides nucléiques. Dans l'un d'eux, écrit par J. Watson et F. Crick, la structure de la molécule d'ADN était proposée sous la forme d'une double hélice. Les deux autres, rédigés par M. Wilkins, A. Stokes, G. Wilson, R. Franklin et R. Gosling, présentaient des données expérimentales confirmant la structure hélicoïdale des molécules d'ADN. L'histoire de la découverte de la double hélice de l'ADN ressemble à un roman d'aventures et mérite au moins un bref résumé.

Les idées les plus importantes sur la nature chimique des gènes et le principe matriciel de leur reproduction ont été clairement formulées pour la première fois en 1927 par N.K. Koltsov (1872-1940). Son élève N.V. Timofeev-Resovsky (1900-1981) a repris ces idées et les a développées comme principe de réduplication convariante du matériel génétique. Physicien allemand Max Delbrück (1906-1981 ; prix Nobel 1969), actif au milieu des années 1930. à l'Institut de chimie Kaiser Wilhelm de Berlin, sous l'influence de Timofeev-Resovsky, il s'intéresse tellement à la biologie qu'il abandonne la physique et devient biologiste.

Pendant longtemps, conformément à la définition de la vie d'Engels, les biologistes ont cru que la substance héréditaire était constituée de protéines spéciales. Personne ne pensait que les acides nucléiques pouvaient avoir quoi que ce soit à voir avec les gènes – ils semblaient trop simples. Cela a continué jusqu'en 1944, lorsqu'une découverte a été faite qui a radicalement changé tout le développement ultérieur de la biologie.

Cette année, un article d'Oswald Avery, Colin McLeod et McLean McCarthy a été publié montrant que chez les pneumocoques, les propriétés héréditaires sont transférées d'une bactérie à une autre à l'aide d'ADN pur, c'est-à-dire L'ADN est la substance de l'hérédité. McCarthy et Avery ont ensuite montré que le traitement de l'ADN avec une enzyme de digestion de l'ADN (DNase) lui faisait perdre les propriétés génétiques. On ne sait toujours pas pourquoi cette découverte n’a pas reçu le prix Nobel.

Peu avant, en 1940, L. Pauling (1901-1994 ; prix Nobel 1954 et 1962) et M. Delbrück développent le concept de complémentarité moléculaire dans les réactions antigène-anticorps. Au cours de ces mêmes années, Pauling et R. Corey ont montré que les chaînes polypeptidiques peuvent former des structures hélicoïdales, et un peu plus tard, en 1951, Pauling a développé une théorie permettant de prédire les types de diagrammes de rayons X pour diverses structures hélicoïdales.

Après la découverte d’Avery et al., même si elle n’a pas convaincu les partisans de la théorie des gènes protéiques, il est devenu clair qu’il était nécessaire de déterminer la structure de l’ADN. Parmi ceux qui ont compris l’importance de l’ADN pour la biologie, une course aux résultats s’est engagée, accompagnée d’une concurrence féroce.

Appareil à rayons X utilisé dans les années 1940. pour étudier la structure cristalline des acides aminés et des peptides

En 1947-1950 Sur la base de nombreuses expériences, E. Chargaff a établi une règle de correspondance entre les nucléotides dans l'ADN : les nombres de bases puriques et pyrimidiques sont les mêmes, et le nombre de bases adénine est égal au nombre de bases thymine, et le nombre de bases guanine est égal au nombre de bases cytosines.

Les premiers travaux structuraux (S. Ferberg, 1949, 1952) ont montré que l'ADN possède une structure hélicoïdale. Ayant une vaste expérience dans la détermination de la structure des protéines à partir des diagrammes de diffraction des rayons X, Pauling pourrait sans aucun doute résoudre rapidement le problème de la structure de l'ADN s'il disposait de diagrammes de diffraction des rayons X décents. Cependant, il n'y en avait pas, et parmi celles qu'il a réussi à obtenir, il n'a pas pu faire un choix clair en faveur de l'une des structures possibles. En conséquence, dans sa hâte de publier le résultat, Pauling a choisi la mauvaise option : dans un article publié début 1953, il proposait une structure en forme d'hélice à trois brins, dans laquelle les résidus de phosphate forment un noyau rigide, et les bases azotées sont situées en périphérie.

Plusieurs années plus tard, évoquant l'histoire de la découverte de la structure de l'ADN, Watson remarqua que « Linus [Pauling] ne méritait pas de deviner bonne solution. Il n'a lu les articles ni parlé à personne. De plus, il a même oublié propre article avec Delbrück, qui parle de la complémentarité de la réplication des gènes. Il pensait pouvoir comprendre la structure simplement parce qu’il était si intelligent.

Lorsque Watson et Crick ont ​​commencé à travailler sur la structure de l’ADN, beaucoup de choses étaient déjà connues. Restait à obtenir des données structurelles radiologiques fiables et à les interpréter sur la base des informations déjà disponibles à l'époque. Comment tout cela s'est produit est bien décrit dans le célèbre livre « The Double Helix » de J. Watson, bien que de nombreux faits y soient présentés de manière très subjective.

J. Watson et F. Crick à l'aube d'une grande découverte

Bien entendu, pour construire un modèle à double hélice, des connaissances approfondies et de l’intuition étaient nécessaires. Mais sans la coïncidence de plusieurs coïncidences, le modèle aurait pu apparaître plusieurs mois plus tard, et ses auteurs auraient pu être d'autres scientifiques. Voici quelques exemples.

Rosalind Franklin (1920-1958), qui a travaillé avec M. Wilkins (prix Nobel 1962) au King's College (Londres), a obtenu des diagrammes de diffraction des rayons X de l'ADN de la plus haute qualité. Mais ce travail ne l'intéressait pas ; elle le considérait comme une routine et n'était pas pressée d'en tirer des conclusions. Cela a été facilité par elle mauvaise relation avec Wilkins.

Au tout début de 1953, Wilkins, à l'insu de R. Franklin, montra à Watson ses radiographies. De plus, en février de la même année, Max Perutz montra à Watson et Crick le rapport annuel du Conseil de recherches médicales, passant en revue le travail de tous les principaux employés, y compris R. Franklin. Cela suffisait à F. Crick et J. Watson pour comprendre comment la molécule d'ADN devait être structurée.

Radiographie de l'ADN obtenue par R. Franklin

Dans un article de Wilkins et al., publié dans le même numéro Nature Tout comme l'article de Watson et Crick, il est démontré que, à en juger par les diagrammes de diffraction des rayons X, la structure de l'ADN provenant de différentes sources est approximativement la même et constitue une hélice dans laquelle les bases azotées sont situées à l'intérieur et à l'intérieur. résidus de phosphate à l'extérieur.

L'article de R. Franklin (avec son élève R. Gosling) a été rédigé en février 1953. Déjà dans la version initiale de l'article, elle décrivait la structure de l'ADN sous la forme de deux hélices coaxiales décalées l'une par rapport à l'autre le long de l'axe. avec des bases azotées à l'intérieur et des phosphates à l'extérieur. D'après ses données, le pas de l'hélice de l'ADN sous la forme B (c'est-à-dire avec humidité relative> 70 %) était de 3,4 nm et il y avait 10 nucléotides par tour. Contrairement à Watson et Crick, Franklin n’a pas construit de modèles. Pour elle, l'ADN n'était pas un sujet de recherche plus intéressant que le charbon et le carbone, qu'elle avait étudiés en France avant de venir au King's College.

Ayant pris connaissance du modèle Watson-Crick, elle a ajouté manuellement dans la version finale de l'article : « Ainsi, nos idées générales ne contredisent pas le modèle Watson-Crick donné dans l'article précédent. Ce qui n'est pas surprenant, car... ce modèle était basé sur ses données expérimentales. Mais ni Watson ni Crick, malgré leurs relations les plus amicales avec R. Franklin, ne lui ont jamais dit ce qu'ils ont répété publiquement à plusieurs reprises après sa mort : sans ses données, ils n'auraient jamais pu construire leur modèle.

R. Franklin (extrême gauche) lors d'une réunion avec des collègues à Paris

R. Franklin est décédée d'un cancer en 1958. Beaucoup pensent que si elle avait vécu jusqu'en 1962, le Comité Nobel aurait dû violer ses règles strictes et décerner le prix non pas à trois, mais à quatre scientifiques. En reconnaissance de ses réalisations et de celles de Wilkins, l'un des bâtiments du King's College a été nommé Franklin-Wilkins, reliant à jamais les noms de personnes qui se parlaient à peine.

A la lecture de l'article de Watson et Crick (ci-dessous), on est surpris par son petit volume et son style lapidaire. Les auteurs étaient bien conscients de l'importance de leur découverte et se sont néanmoins limités à une simple description du modèle et à une brève indication que « de la formation spécifique postulée de paires découle immédiatement un mécanisme possible de copie du matériel génétique ». .» Le modèle lui-même a été pris comme « à partir de rien » - il n'y a aucune indication sur la manière dont il a été obtenu. Ses caractéristiques structurales ne sont pas données, à l'exception du pas et du nombre de nucléotides par pas d'hélice. La formation des paires n'est pas non plus clairement décrite, car À cette époque, deux systèmes étaient utilisés pour numéroter les atomes des pyrimidines. L'article est illustré d'un seul dessin réalisé par l'épouse de F. Crick. Cependant, pour les biologistes ordinaires, les articles de Wilkins et Franklin, surchargés de données cristallographiques, étaient difficiles à comprendre, mais l'article de Watson et Crick était compris de tous.

Plus tard, Watson et Crick ont ​​admis qu'ils avaient simplement peur de présenter tous les détails dans le premier article. Cela a été fait dans un deuxième article intitulé "Genetic Consequences from the Structure of DNA" et publié dans Nature 30 mai de la même année. Il fournit la justification du modèle, toutes les dimensions et détails de la structure de l'ADN, les modèles de formation de chaînes et d'appariement de bases, et discute de diverses implications pour la génétique. La nature et le ton de la présentation indiquent que les auteurs sont assez confiants dans leur exactitude et dans l'importance de leur découverte. Certes, ils ont relié la paire G-C avec seulement deux liaisons hydrogène, mais un an plus tard, dans un article méthodologique, ils ont indiqué que trois liaisons étaient possibles. Bientôt, Pauling le confirma par des calculs.

La découverte de Watson et Crick a montré que l'information génétique est écrite dans l'ADN dans un alphabet de quatre lettres. Mais il a fallu encore 20 ans pour apprendre à le lire. La question s'est immédiatement posée de savoir ce que devrait être code génétique. La réponse à cette question a été proposée en 1954 par le physicien théoricien G.A. Gamow* : les informations contenues dans l'ADN sont codées par des triplets de nucléotides - codons. Cela a été confirmé expérimentalement en 1961 par F. Crick et S. Brenner. Puis, d'ici 3 à 4 ans, dans les travaux de M. Nirenberg (Prix Nobel 1965), S. Ochoa (Prix Nobel 1959), H. Korana (Prix Nobel 1965) et autres, la correspondance entre codons et acides aminés.

Au milieu des années 1970. F. Sanger (né en 1918 ; prix Nobel 1958 et 1980), travaillant également à Cambridge, a développé une méthode pour déterminer les séquences nucléotidiques de l'ADN. Sanger l'a utilisé pour déterminer la séquence des 5386 bases qui composent le génome du bactériophage jX174. Cependant, le génome de ce phage constitue une rare exception : il s’agit d’un ADN simple brin.
L'ère actuelle des génomes a commencé en mai 1995, lorsque J.K. Venter a annoncé le déchiffrement du premier génome d'un organisme unicellulaire - une bactérie. Haemophilus influenzae. Les génomes d’environ 100 organismes différents ont désormais été déchiffrés.

Jusqu’à récemment, les scientifiques pensaient que tout dans une cellule était déterminé par la séquence de bases de l’ADN, mais la vie est apparemment beaucoup plus complexe.
Il est désormais bien connu que l’ADN a souvent une forme autre que la double hélice Watson-Crick. Il y a plus de 20 ans, la structure dite hélicoïdale Z de l'ADN a été découverte lors d'expériences en laboratoire. Il s'agit également d'une double hélice, mais tordue dans le sens opposé par rapport à la structure classique. Jusqu'à récemment, on pensait que l'ADN-Z n'avait rien à voir avec les organismes vivants, mais récemment, un groupe de chercheurs des National Heart, Lung, and Blood Institutes (États-Unis) a découvert que l'un des gènes du système immunitaire n'est activé que lorsqu'une partie de sa séquence régulatrice prend la forme d'un Z. On suppose désormais que la formation temporaire de la forme Z pourrait constituer un maillon nécessaire dans la régulation de l’expression de nombreux gènes. Dans certains cas, il a été constaté que les protéines virales se lient à l’ADN-Z et entraînent des dommages cellulaires.

En plus des structures hélicoïdales, l’ADN peut former les anneaux torsadés bien connus des procaryotes et de certains virus.

L'année dernière, S. Nidle de l'Institute of Cancer Research (Londres) a découvert que les extrémités irrégulières des chromosomes - les télomères, qui sont des brins simples d'ADN - peuvent se replier en structures très régulières, rappelant une hélice). Des structures similaires ont été trouvées dans d’autres régions des chromosomes et ont été appelées G-quadruplexes, car elles sont formées de régions d’ADN riches en guanine.

Apparemment, de telles structures aident à stabiliser les sections d’ADN où elles se forment. L'un des G-quadruplex a été trouvé directement à côté du gène c-MYC, dont l'activation provoque le cancer. Dans ce cas, cela peut empêcher les protéines activatrices des gènes de se lier à l’ADN, et les chercheurs ont déjà commencé à rechercher des médicaments qui stabilisent la structure des quadruplexes G, dans l’espoir qu’ils aideront à combattre le cancer.

DANS dernières années non seulement la capacité des molécules d'ADN à former des structures autres que la double hélice classique a été découverte. À la surprise des scientifiques, les molécules d’ADN dans le noyau cellulaire sont en mouvement continu, comme si elles « dansaient ».

On sait depuis longtemps que l’ADN forme des complexes avec les protéines histones du noyau et la protamine du sperme. Cependant, ces complexes étaient considérés comme solides et statiques. Grâce à la technologie vidéo moderne, il a été possible de filmer la dynamique de ces complexes en temps réel. Il s’avère que les molécules d’ADN forment constamment des connexions éphémères entre elles et avec diverses protéines qui planent autour de l’ADN comme des mouches. Certaines protéines se déplacent si vite qu’elles se déplacent d’un côté à l’autre du noyau en 5 secondes. Même l’histone H1, qui est la plus étroitement liée à la molécule d’ADN, se dissocie et s’y reconnecte toutes les minutes. Cette incohérence des connexions aide la cellule à réguler l'activité de ses gènes : l'ADN vérifie en permanence la présence de facteurs de transcription et d'autres protéines régulatrices dans son environnement.

Le noyau, qui était considéré comme une formation plutôt statique - un référentiel d'informations génétiques - mène en réalité une vie dynamique, et le bien-être de la cellule dépend en grande partie de la chorégraphie de ses composants. Certaines maladies humaines peuvent être causées par des perturbations dans la coordination de ces danses moléculaires.

Évidemment, avec une telle organisation de la vie, son noyau différentes régions inégal - les « danseurs » les plus actifs devraient être plus proches du centre et les moins actifs devraient être plus proches des murs. Et c’est ce qui s’est passé. Par exemple, chez l'homme, le chromosome 18, qui ne possède que quelques gènes actifs, est toujours situé près de la bordure du noyau, et le chromosome 19, rempli de gènes actifs, est toujours près de son centre. De plus, le mouvement de la chromatine et des chromosomes et même simplement arrangement mutuel Les chromosomes semblent influencer l'activité de leurs gènes. Ainsi, la proximité des chromosomes 12, 14 et 15 dans les noyaux des cellules du lymphome de souris est considérée comme un facteur contribuant à la transformation de la cellule en cellule cancéreuse.

Le dernier demi-siècle de la biologie est devenu l’ère de l’ADN – dans les années 1960. le code génétique a été déchiffré dans les années 1970. De l'ADN recombinant a été obtenu et des méthodes de séquençage ont été développées dans les années 1980. La réaction en chaîne par polymérase (PCR) a été développée et le projet Génome humain a été lancé en 1990. L'un des amis et collègues de Watson, W. Gilbert, estime que la biologie moléculaire traditionnelle est morte : tout peut désormais être découvert en étudiant les génomes.

F. Crick parmi le personnel du Laboratoire de Biologie Moléculaire de Cambridge

Aujourd'hui, en parcourant les articles de Watson et Crick il y a 50 ans, on est surpris de voir combien d'hypothèses se sont révélées vraies ou proches de la vérité - après tout, ils n'avaient pratiquement aucune donnée expérimentale. Quant aux auteurs eux-mêmes, les deux scientifiques célèbrent le cinquantième anniversaire de la découverte de la structure de l'ADN et travaillent désormais activement dans différents domaines de la biologie. J. Watson a été l'un des initiateurs du projet sur le génome humain et continue de travailler dans le domaine de la biologie moléculaire, et F. Crick a publié un article sur la nature de la conscience début 2003.

* Georgy Antonovich Gamov (1904-1968, émigré aux États-Unis en 1933) est l'un des plus grands scientifiques du XXe siècle. Il est l'auteur de la théorie de la désintégration thêta et de l'effet tunnel dans mécanique quantique; modèle de goutte de liquide noyau atomique– théories de base fission nucléaire et réactions thermonucléaires ; la théorie de la structure interne des étoiles, qui a montré que la source de l'énergie solaire est constituée de réactions thermonucléaires ; théories Big Bang« dans l'évolution de l'Univers ; théories du rayonnement de fond cosmique micro-ondes en cosmologie. Ses livres de vulgarisation scientifique sont bien connus, comme la série de livres sur M. Tompkins (M. Tompkins au pays des merveilles, M. Tompkins Inside, etc.), One, Two, Three... Infinity, A Planet Called Earth" et etc.