Francis Crick — DNA:n kaksoiskierteen löytäjä ja Nobel-palkittu tutkija

Francis Crick — DNA:n kaksoiskierteen löytäjä ja Nobel-palkittu: elämäntyö, joka avasi perimän salaisuudet ja käynnisti modernin molekyyli- ja solubiologian.

Francis Harry Compton Crick OM FRS (8. kesäkuuta 1916 – 28. heinäkuuta 2004) oli brittiläinen tutkija, joka koulutukseltaan oli fyysikko, mutta työurallaan myös biologi ja humanisti. Hänestä tuli yksi 1900-luvun merkittävimmistä tiedemiehistä, kun hän osallistui perimän molekyylisen rakenteen selvittämiseen ja myöhemmin kehitti keskeisiä käsitteitä molekyylibiologiaan ja neurotieteisiin.

Työ DNA:n rakenteen parissa

Crick on yksi niistä, jotka selvittivät DNA:n rakenteen. Crick ja James Watson havaitsivat King's College Londonissa toimivan Maurice Wilkinsin biofysiikan ryhmän röntgenkiteiden avulla, että DNA:lla on niin sanottu kaksoiskierteinen rakenne. Työ perustui myös muiden tutkijoiden kokeelliseen tietoon ja emäspariperiaatteisiin, joita oli kuvattu aiemmin.

Tämä tarkoittaa, että DNA koostuu kahdesta ketjusta, jotka kiertyvät toistensa ympärille spiraalimaisesti. Ketjut ovat toisiaan vastakkaissuuntaisia (antiparalleeleja) ja niissä olevat emäkset muodostavat tarkkoja parituksia: adeniini pariutuu tymiinin kanssa ja guaniini sytosiinin kanssa, sidoksina toimivat vetysidokset. Kullakin ketjulla on informaatiota kantava emäsjärjestys, ja solujen kopiomekanismit ja transkriptio käyttävät toista ketjua usein mallina; siten molemmat ketjut voivat kantaa geneettistä informaatiota, mutta ne ovat toisiaan täydentäviä ja yhdessä tekevät molekyylistä vakaan ja helposti kopioitavan.

Watsonin ja Crickin malli julkaistiin vuonna 1953, ja se muutti käsityksemme perimän fysikaalisesta luonteesta. Malli selitti myös, miten DNA replikoituu tarkasti ja miten geneettinen informaatio voidaan siirtää proteiinisynteesiä ohjaavaksi sekvenssiksi.

Nobelpalkinto ja kiistat

Crick, Watson ja Wilkins saivat Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon vuonna 1962 työstään DNA:n rakenteen selvittämiseksi. Nobel-komitean päätökseen liittyi myöhemmin keskustelua, koska Rosalind Franklinin kokeelliset kuvat ja analyysit (erityisesti niin kutsuttu "Photo 51") olivat olleet ratkaisevia tietolähteitä; Franklin oli kuitenkin kuollut vuonna 1958, minkä vuoksi hän ei voinut tulla Nobel-palkinnon saajaksi (Nobel palkitaan elossa oleville). Kiistat koskivat erityisesti sitä, miten Franklinin ja Wilkinsin röntgendataa käytettiin Watsonin ja Crickin mallin muotoilussa ja miten ansiot jakautuivat.

Keskeiset käsitteet ja myöhemmät työt

• Keskinen dogma: Crick muotoili myöhemmin käsitteen "central dogma" kuvaamaan tiedon kulkua DNA:sta RNA:han ja sieltä proteiineihin — ajatus, joka määritteli molekylibiologian perustan ja ohjasi tutkimusta useiksi vuosikymmeniksi.
• Emäsparisäännöt ja replikaatio: mallin emäspariperiaate selitti, miten DNA voi kopioida itsensä tarkasti solujakautumisen yhteydessä.
• Myöhäisempi ura: Crick siirtyi myöhemmin molekyylibiologiasta neurobiologiaan ja kiinnostui aivojen tietoisuuskysymyksistä. Hän työskenteli mm. Salk Institute -tutkimuslaitoksessa ja tutki muistia, näköhavaintoa ja tietoisuuden biologisia perusteita.
• Kirjallisuus ja popularisointi: Crick kirjoitti myös yleisölle suunnattuja teoksia, kuten muistelmansa ja esseet, joissa hän käsitteli tieteellisiä oivalluksia ja niiden filosofisia seurauksia.

Merkitys ja perintö

Crickin ja hänen työtovereidensa löydös käynnisti valtavan määrän tutkimusta molekyyli- ja solubiologian alalla, ja sen tuloksena on syntynyt nykyaikainen bioteknologia, geenitekniikka, sekvensointimenetelmät ja lukemattomat lääketieteelliset sovellukset. Monet myöhemmät Nobel-palkinnot molekyylibiologiassa ja lääketieteessä perustuivat tämän perusrakenteen ymmärtämiseen.

Elämä ja tunnustukset

Crick oli tunnettu analyyttisestä ajattelustaan, suorasukaisesta luonteestaan ja kyvystään koota eri tieteenalojen tietoa. Hänelle myönnettiin useita kunnianosoituksia uran aikana; hän oli mm. FRS ja kantoi arvonimeä OM. Francis Crick kuoli 28. heinäkuuta 2004. Hänen työnsä ja ajatuksensa ovat vaikutuksiltaan yhä keskeisiä biologian ja aivotutkimuksen kentillä.

Myöhemmät työt

Molekyylibiologia

Crick auttoi 1950-luvun puolivälissä ja lopussa selvittämään, miten proteiinit syntetisoituvat. Vuonna 1958 Crick listasi kaikki proteiinisynteesiprosessin keskeiset piirteet:

• DNA-molekyylien järjestykseen tallennettu geneettinen tieto
• lähetti- RNA-molekyyli, joka kuljettaa yhden proteiinin valmistusohjeet sytoplasmassa oleville ribosomeille.
• adaptaattorimolekyylit ("ne saattavat sisältää nukleotideja"), jotta RNA-lähettimissä olevat lyhyet nukleotidisekvenssit vastaisivat tiettyjä aminohappoja.
• ribonukleiini-proteiinikompleksit, jotka katalysoivat aminohappojen kokoamista proteiineiksi sanansaattaja-RNA:n mukaisesti.

Adaptaattorimolekyylit osoittautuivat lopulta tRNA:ksi, ja katalyyttiset "ribonukleiini-proteiinikompleksit" tunnettiin ribosomeina. Tärkeä askel oli myöhempi oivallus (vuonna 1960), että lähetti- RNA ei ollut sama kuin ribosomaalinen RNA.

Seuraava peruskysymys oli geneettisen koodin tarkka luonne. Vuoden 1958 artikkelissaan Crick arveli muiden tavoin, että nukleotidien tripletti voisi koodata aminohapon. Crick käytti myös termiä "keskeinen dogmi" tiivistääkseen ajatuksen, jonka mukaan geneettisen tiedon kulku makromolekyylien välillä olisi periaatteessa yksisuuntaista:

DNA → RNA → proteiini

Pohdiskellessaan prosesseja, jotka yhdistävät DNA:n geenit proteiineiksi, Crick teki selvän eron asiaan liittyvien materiaalien, tarvittavan energian ja tiedonkulun välillä. Crick keskittyi tähän kolmanteen osatekijään (informaatio), ja siitä tuli molekyylibiologiana tunnetun tutkimuksen järjestämisperiaate.

Neurofysiologia

Uransa loppuvaiheessa Crick julkaisi yhdessä Christof Kochin kanssa artikkelisarjan tietoisuudesta (1990-2005).

Crick päätti keskittyä työssään siihen, miten aivot tuottavat visuaalisen tietoisuuden muutaman sadan millisekunnin kuluessa kohtauksen katsomisesta. Crick esitti kirjassaan The Astonishing Hypothesis väitteen, jonka mukaan neurotieteellä oli nyt tarvittavat välineet aloittaa tieteellinen tutkimus siitä, miten aivot tuottavat tietoisia kokemuksia.

Francis Crick -instituutti

Francis Crick Institute on Lontoossa sijaitseva 660 000 000 punnan suuruinen biolääketieteellinen tutkimuskeskus. Francis Crick Institute on Cancer Research UK:n, Imperial College Londonin, King's College Londonin, Medical Research Councilin, University College Londonin (UCL) ja Wellcome Trustin kumppanuus. Se on Euroopan suurin biolääketieteellisen tutkimuksen ja innovoinnin keskus.

Instituutti sijaitsee St Pancrasin aseman vieressä Euston Roadilla. Sen vuosibudjetti on yli 100 miljoonaa puntaa. Rakennuksen holvattu katto on järjestetty kahteen kuoreen, ja se on varustettu aurinkopaneeleilla. Kolmasosa rakennuksesta on maan alla, jotta sen näkyvää massaa voidaan vähentää.

TRNA-molekyylin molekyylimalli. Crick ennusti, että tällaiset adaptaattorimolekyylit voisivat olla koodonien ja aminohappojen välisiä yhteyksiä.

Kysymyksiä ja vastauksia

Kysymys: Kuka oli Francis Harry Compton Crick?

K: Mitä Crick ja James Watson löysivät DNA:sta?

K: Mikä oli Maurice Wilkinsin biofysiikan ryhmän osuus DNA:n rakenteen löytämisessä?

Kysymys: Miten DNA kuljettaa tietoa?

K: Mikä on DNA:n merkitys perinnöllisyydessä?

K: Voittiinko Francis Harry Compton Crick Nobel-palkinnon?

K: Mikä vaikutus DNA:n rakenteen löytämisellä oli biologian tutkimukseen?

Hae kirjaimella