Jak to bylo s DNA a Rosalindou Franklin

19. 5. 2023 / Boris Cvek

Franklin se v roce 1951 připojila ke skupině Johna Randalla a Maurice Wilkinse na King's College v Londýně, která zkoumala strukturu DNA pomocí rentgenové difrakce. Kvůli neshodám mezi Wilkinsem a nově přibyvší posilou Randall rozdělil práci na dvě části: každý z obou vědců dostal jiný vzorek DNA, přičemž Franklin měla ten čistější. Franklin posléze potvrdila dřívější Wilkinsovo zjištění, že DNA v roztoku má dvě formy: krystalickou (A) a parakrystalickou (B). Zvýšením vlhkosti se forma A mění v B a snížením vlhkosti naopak.

Z hlediska její specializace na fyzikální chemii a krystalografii se zdálo logické zaměřit se na formu A. Wilkins si pak vzal na starost formu B. Při zkoumání obou forem rentgenovou difrakci se nepřekvapivě ukázalo, že A dává mnohem přesnější a jasnější data. Franklin obě formy považovala na začátku za šroubovice, nicméně protože se jí nedařilo vyřešit strukturu A, došla v roce 1952 k závěru, že ve skutečnosti o šroubovici nejde.

Na základě toho pak napsala slavný žert: „s velkou lítostí oznamujeme, že v pátek 18. července 1952 zesnula DNA šroubovice (krystalická)“. Francis Crick později přiznal, že je rád, že data týkající se formy A neviděl v době objevu struktury DNA, protože by ho mohla zmást podobně jako zmátla právě Rosalindu Franklin.

Pokud jde o B formu, Franklin považovala její šroubovicový tvar za něco, co je způsobeno vodou a co neodpovídá skutečné struktuře molekuly. Bohužel si neuvědomila, že „skutečná“ struktura DNA se vyskytuje uvnitř buněk, kde je vysoká vlhkost. Franklin uvažovala jako čistě fyzikální krystalograf bez ohledu na biologickou realitu.

Na začátku roku 1953 navštívil King's College John Watson a dostal se díky Wilkinsovi k výše zmíněnému snímku 51, tj. osm měsíců starému obrázku difrakce rentgenových paprsků na formě B. Franklin tento snímek odložila, protože se soustředila na formu A. Watson ve své knize The Double Helix pak tvrdí, že snímek 51 byl důkazem, že DNA je šroubovice. To ale bylo o formě B na King's College jasné každému. Ve skutečnosti snímek 51 nehrál žádnou významnou roli při Watsonově a Crickově objevu struktury DNA na začátku roku 1953. Pro jejich objev měla důležitou roli jiná data z King's College.

O něco dříve Lawrence Bragg, šéf slavné Cavendish Laboratory na Cambridge, dostal z USA manuskript od svého úhlavního konkurenta Linuse Paulinga z Caltechu, v němž tento vědec tvrdil, že vyřešil strukturu DNA. Bragg proto vybídl Watsona a Cricka, aby opět pracovali na svém modelu. Ze snímku 51 bylo totiž jasné, že Pauling se mýlí.

Brzy poté, co Watson mohl poprvé vidět snímek 51, poskytl jeho a Crickův supervizor Max Perutz oběma neoficiální zprávu o vědecké práci na King's College. Perutz později veřejně vyjádřil v časopise Science lítost, že to udělal bez konzultace s kolegy z King's College, leč zpráva nebyla důvěrná a on neměl povinnost ji tajit. Kromě toho se zdá z další evidence docela jasné, že Franklin brala toto sdílení informací jako samozřejmé.

Ve zprávě z King's College poskytnuté Perutzem mohli Watson s Crickem najít zásadní data, z nichž plynulo, že jejich model struktury DNA je správný. Je třeba zdůraznit, že Crick ani Watson žádné experimenty nedělali a že svůj model struktury DNA vymysleli na základě již známých dat čistě intelektuálním úsilím na základě tzv. iterativního přístupu. Nebylo to tedy tak, že by jejich model byl vytvořený pomocí dat, které získala Rosalinda Franklin, naopak jejich model, správný model struktury DNA, byl vytvořen dříve. Perutz svým kolegům mohl zprostředkovat jenom to, co je v jejich očích jejich model až následně potvrdilo.

Zásadní přínos Rosalindy Franklin lze shrnout do několika bodů. Zaprvé: jasné rozlišení obou forem, A vs. B. Zadruhé: jasný důkaz, že elementární buňka ve struktuře DNA je nezvykle velká a že se řídí tzv. C2 symetrií. Shodou okolností ona sama nerozuměla jasně tomu, co z této symetrie plyne, zatímco Crick se dříve právě C2 symetrii intenzivně věnoval. Když pak viděl, že data z King's College potvrzují C2 symetrii modelu, který s Watsonem navrhli, bylo to pro něj důležité potvrzení, že se trefili.

Zatřetí v únoru 1953 Franklin na základě svých výzkumů došla k názoru, že struktura DNA je šroubovice, a zejména si všimla faktu, že změna pořadí bází nemá žádný vliv na celkovou strukturu. V té době si zapsala tato slova: „nekonečná rozmanitost sekvence nukleotidů by mohla vysvětlit biologickou specifičnost DNA“. Někdy v té samé době si to uvědomili také Crick a Watson. Původním autorem tohoto nápadu je ale chemik John Masson Gulland, který ho vyslovil už v roce 1947.

Co se naopak Rosalindě Franklin nepodařilo? Nikdy se nedostala k popisu párování bazí v DNA, ostatně pracovala se špatnými údaji ohledně bazí (stejně špatné východisko s ní dlouho sdíleli i Crick a Watson). Nezjistila také, že obě šroubovice DNA jsou umístěny ve struktuře opačným směrem nebo že biologicky aktivní formou DNA je právě B forma (A forma se nachází jen v laboratoři, ne v přírodě). Možná by se k tomu později dostala, kdyby ji Crick a Watson nepředběhli.

Franklin byla žena, navíc židovského původu, byla prakticky vyloučená z mužského světa neformální vědecké kolegiality, pracovala sama na vlastní pěst a nakonec zemřela velmi mladá na rakovinu, mnohem dříve, než došlo k udělování Nobelovy ceny. Pokud jde o to, co se podařilo Watsonovi a Crickovi včetně „úniku“ jejích dat z King's College, nikdy si na to nestěžovala.

V roce 1954 byl v Nature publikován článek, v němž Crick a Watson uznávají, že použili data z King's College, nepřímo uvádějí výše zmíněný materiál od Perutze a konkretizují zásluhy vědců z King's College. Už ale bezprostředně po publikaci slavných článků z roku 1953 o DNA v Nature bylo jasné, že objev je dílem dvou nezávislých týmů: týmu z King's College (Wilkins + Franklin) a týmu z Cavendish Laboratory (Crick + Watson). Nic zvláštního a už vůbec ne skandálního za tím nebylo – kromě banálního faktu, že velké vědecké objevy jsou dílem různých historických nahodilostí.

Odkaz na článek o Rosalinde Franklin v Nature:

https://www.nature.com/articles/d41586-023-01313-5