Розалинд Франклин

Розалинд Франклин (25 июля 1920, Лондон — 16 апреля 1958, там же) — британский биофизик и кристаллограф, чьи работы по рентгеновской дифракции сыграли ключевую роль в открытии вторичной структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Её экспериментальные данные, в частности знаменитая «Фотография 51», позволили Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику построить корректную модель двойной спирали ДНК, за что они впоследствии получили Нобелевскую премию. Вклад Франклин долгое время оставался недооценённым, и лишь спустя десятилетия её роль в одном из величайших открытий XX века была признана в полной мере.

Биография

Ранние годы и образование

Розалинд Эльза Франклин родилась в состоятельной еврейской семье, принадлежавшей к лондонской финансовой элите. Её отец, Эллис Франклин, был банкиром, а мать, Мюриэл Уэйли, происходила из семьи юристов. Розалинд была старшей из пяти детей. С раннего возраста она проявляла незаурядные способности к математике и естественным наукам.

В 1938 году она поступила в Ньюнхем-колледж Кембриджского университета, где изучала физическую химию. В 1941 году она получила степень бакалавра с отличием, но, по правилам того времени, женщинам не присуждалась полная степень Кембриджа — она была удостоена лишь «диплома о высшем образовании» (titular degree). Полноценное признание её академических заслуг произошло только в 1947 году, когда университет начал присуждать женщинам степени ретроспективно.

Научная карьера до ДНК

После окончания университета Франклин работала в Британской ассоциации по использованию угля (BCURA), где занималась исследованием структуры угля и графита. Её работы по микропористости углей стали классическими в области физической химии твёрдого топлива. В 1945 году она защитила докторскую диссертацию на тему «Физическая химия твёрдых органических коллоидов с особым упором на уголь» в Кембридже.

В 1947 году Франклин переехала в Париж, где до 1950 года работала в Центральной лаборатории государственных служб (Laboratoire Central des Services Chimiques de l’État) под руководством Жака Меринга. Там она освоила метод рентгеновской кристаллографии, который впоследствии стал её основным инструментом. Её исследования структуры углеродных материалов, включая графит, привели к важным выводам о форме и размере углеродных цепей.

Работа в Королевском колледже Лондона

В 1951 году Франклин получила трёхлетнюю стипендию Тернера-Ньюолла и присоединилась к группе Джона Рэндалла в Королевском колледже Лондона. Формально она должна была работать над структурой белков, но по поручению Рэндалла её направили в рентгеновскую лабораторию, где велись исследования ДНК. Там она столкнулась с напряжённой рабочей атмосферой: лабораторией руководил Морис Уилкинс, с которым у Франклин сложились крайне конфликтные отношения.

Франклин быстро добилась значительных успехов в получении рентгенограмм ДНК. Она разработала методику точной настройки рентгеновской камеры и использования гидратированных волокон ДНК, что позволило получать чёткие дифракционные картины. Она установила, что ДНК существует в двух формах — А (сухая, кристаллическая) и В (влажная, более упорядоченная). Именно для В-формы она получила в мае 1952 года снимок, известный как «Фотография 51», который стал решающим доказательством спиральной структуры.

Конфликт с Уилкинсом и передача данных

Отношения между Франклин и Уилкинсом были осложнены не только личными разногласиями, но и неопределённостью в распределении обязанностей. Уилкинс считал себя руководителем исследований ДНК в лаборатории, тогда как Франклин воспринимала себя как самостоятельного исследователя. В 1952 году Уилкинс без ведома Франклин показал её «Фотографию 51» Джеймсу Уотсону, который вместе с Фрэнсисом Криком работал над моделью ДНК в Кембридже. Уотсон немедленно осознал, что снимок указывает на спиральную структуру, и это стало ключевым моментом для построения модели.

В начале 1953 года Франклин подготовила черновик статьи, в котором описала свои выводы о спиральной структуре ДНК. В то же время Уотсон и Крик, используя её данные, построили знаменитую модель двойной спирали. В апреле 1953 года в журнале Nature вышли три статьи: Уотсона и Крика с описанием модели, Уилкинса и его коллег с экспериментальными подтверждениями и Франклин с её собственными данными. Однако статья Франклин была опубликована как подтверждение модели, а не как самостоятельное открытие.

Последние годы и работа над вирусами

В 1953 году Франклин покинула Королевский колледж и перешла в Биркбек-колледж Лондонского университета, где возглавила собственную группу по исследованию структуры вирусов. Она применила рентгеновскую кристаллографию для изучения вируса табачной мозаики (ВТМ) и других растительных вирусов. Её работы заложили основы структурной вирусологии: она определила, что ВТМ имеет спиральную структуру, и установила расположение его белковых субъединиц.

В 1956 году у Франклин диагностировали рак яичников, вероятно, связанный с многолетним воздействием рентгеновского излучения. Несмотря на болезнь, она продолжала работать до последних месяцев жизни. Розалинд Франклин скончалась 16 апреля 1958 года в возрасте 37 лет. Она так и не узнала, что её данные стали основой для Нобелевской премии, присуждённой Уотсону, Крику и Уилкинсу в 1962 году.

Научный вклад

Рентгеновская кристаллография ДНК

Основной вклад Франклин в молекулярную биологию — это получение и интерпретация рентгенограмм ДНК. Она:

• Разработала методику получения высококачественных дифракционных картин от ориентированных волокон ДНК.
• Установила существование двух форм ДНК (А и В) и определила условия их перехода друг в друга.
• Измерила параметры элементарной ячейки кристалла ДНК, что позволило вычислить диаметр спирали и расстояние между нуклеотидами.
• Получила «Фотографию 51», которая чётко демонстрировала крестообразный узор, характерный для спиральной структуры.

Франклин также пришла к выводу, что фосфатные группы ДНК находятся снаружи спирали, а азотистые основания — внутри, что противоречило некоторым ранним моделям. Она не успела завершить полный анализ своей работы до публикации статьи Уотсона и Крика, но её данные были критически важны для окончательного построения модели.

Структурная вирусология

После перехода в Биркбек-колледж Франклин сосредоточилась на вирусах. Она:

• Показала, что вирус табачной мозаики имеет спиральную симметрию, а его белковая оболочка состоит из повторяющихся субъединиц.
• Определила радиус и шаг спирали ВТМ.
• Исследовала структуру вируса жёлтой мозаики турнепса и других растительных вирусов.

Её работы по вирусологии продолжили после её смерти коллеги, в том числе Аарон Клуг, который впоследствии получил Нобелевскую премию за развитие кристаллографии вирусов.

Признание и посмертная репутация

Долгое забвение

При жизни Франклин не получила широкого признания за свою роль в открытии структуры ДНК. В Нобелевской премии 1962 года её имя не упоминалось, поскольку премия не присуждается посмертно, а также потому, что её вклад рассматривался как экспериментальный, а не теоретический. В автобиографической книге Уотсона «Двойная спираль» (1968) Франклин была изображена в карикатурном и несправедливом свете как «Рози», что способствовало закреплению образа «непонятой женщины-учёного».

Переоценка вклада

Начиная с 1970-х годов, историки науки начали пересматривать роль Франклин. Благодаря работам Анны Сейр, написавшей биографию «Розалинд Франклин и ДНК» (1975), а также публикации архивных материалов, стало ясно, что её данные были не просто подтверждением, а необходимым условием для открытия. В 2000-х годах Королевский колледж Лондона официально признал, что вклад Франклин был незаслуженно принижен.

Память

В честь Розалинд Франклин названы:

• Марсоход «Розалинд Франклин» — часть миссии ExoMars Европейского космического агентства (запуск планируется на 2028 год).
• Университет Розалинд Франклин в Чикаго (США).
• Кратер на Венере.
• Премия Розалинд Франклин за выдающиеся достижения в области науки и технологий.

В 2020 году, к 100-летию со дня её рождения, Королевское общество Великобритании учредило медаль Розалинд Франклин за выдающиеся заслуги в науке.

Критика и дискуссии

Вопрос о «похищении» данных

Долгое время считалось, что Уотсон и Крик «украли» данные Франклин. Современные историки науки, однако, отмечают, что ситуация была сложнее. Франклин сама подготовила статью, в которой описывала спиральную структуру, и передала её в Nature. Уотсон и Крик действительно использовали её данные без её ведома, но в научной практике того времени обмен данными между лабораториями был обычным делом. Спорным остаётся то, что Уилкинс показал «Фотографию 51» без разрешения Франклин, что нарушало нормы профессиональной этики.

Роль в открытии

Некоторые исследователи утверждают, что Франклин была близка к самостоятельному открытию структуры ДНК. В её лабораторных записях 1952–1953 годов содержатся расчёты, которые могли бы привести к модели двойной спирали. Однако она не сделала решающего шага — не поняла, что две цепи должны быть антипараллельны, и не учла принцип комплементарности оснований. Тем не менее, её экспериментальные данные были абсолютно необходимы для работы Уотсона и Крика, и без них их модель осталась бы гипотетической.

Основные публикации

• Franklin R. E. (1950). «The interpretation of diffuse X‑ray diagrams of carbon». Acta Crystallographica, 3, 107–121.
• Franklin R. E., Gosling R. G. (1953). «Molecular configuration in sodium thymonucleate». Nature, 171, 740–741.
• Franklin R. E., Gosling R. G. (1953). «Evidence for 2‑chain helix in crystalline structure of sodium deoxyribonucleate». Nature, 172, 156–157.
• Franklin R. E. (1955). «Structure of tobacco mosaic virus». Nature, 175, 379–381.

Источники

• Sayre A. (1975). Rosalind Franklin and DNA. W. W. Norton & Company.
• Maddox B. (2002). Rosalind Franklin: The Dark Lady of DNA. HarperCollins.
• Watson J. D. (1968). The Double Helix. Atheneum.
• Klug A. (1968). «Rosalind Franklin and the discovery of the structure of DNA». Nature, 219, 808–810.
• Franklin R. E., Gosling R. G. (1953). «Molecular configuration in sodium thymonucleate». Nature, 171, 740–741.