DNAの二重らせんに関する論文を生み出したポーリングの誤り

1952年12月、ケンブリッジのキャベンディッシュ研究所でピーター・ポーリングの発表は冷水の入ったバケツのように落ちた。彼が口を開いたときに喉から稲妻が落ちたとしても、それを聞いた人々の驚きがそうであったとは考えにくい。もっと大きい。彼の父親である高名な化学者ライナス・ポーリングは、熱心な研究の末、ついに 20 世紀科学の大きな課題の 1 つである DNA の構造の解明を達成しました。ピーターは、父親が発見について詳細やモデルの特定をせずに伝えた手紙を受け取った。しかし、そのニュースに興奮した彼は、父親の行為を自分自身に留めておくことができず、そのニュースは野火のように広まりました。

キャベンディッシュで働いていた二人の若い研究者、ジェームス・デューイ・ワトソンとフランシス・ハリー・コンプトン・クリックは、この発表を腹を殴られるような衝撃を受けた。二人の科学者は何ヶ月もの間、同じ目標、つまりDNAの構造を発見するためにまつ毛を燃やし続けました。彼らはすでに興味深いアイデアを検討していましたが、有効なモデルを定式化する必要がありました。しかし、そのすべての努力は今や一瞬にして消え去ろうとしており、ピーターが父親が達成した偉大な功績を理解するのにかかった時間はもう過ぎていました。

しかし、その直後の 1953 年 1 月に、ピーターは父親から別のメッセージを受け取りました。その価値は数週間前の手紙よりもさらに大きかった。ライナス・ポーリングは新しい電子メールで、 DNA の構造について間もなく発表する予定の報告書のコピーを息子に添付しました。おそらくワトソンとクリックの明らかな不満を同情したのか、ピーターはスケッチを彼らと共有することに決めました。それを見たときに夫婦が得た驚きは、数週間前に受け取ったものよりもさらに大きかった。重要な違いが 1 つあります。それは、ショックが絶望ではなく安堵と喜びに変わったことです。

DNAの偽の三重らせん

ポーリングが定式化したモデルは、3 本のDNA鎖が互いに巻き付いた三重らせんでした。しかし、同じ研究分野での研究のおかげで、ワトソンとクリックは、これが彼らが自由に使えるデータと適合しないことを知っていました。結論: ポーリングは提案を作成する際に間違いを犯しました。

ポーリングのモデルは間違っている可能性がありますが、DNA の構造を発見するのは時間との勝負であることをキャベンディッシュの科学者夫妻に裏付けました。そして、彼らが大きな進歩を遂げた場所はキングス・カレッジで、そこではロザリンド・フランクリンとモーリス・ウィルキンスのチーム――机上ではチームだったが、実際には二人の関係は良好ではなかった――が重要な進歩を遂げた。

ピーター・ポーリングが父親の報告書のコピーを見せてから数日後、ワトソンはそれをキングス・カレッジの友人ウィルキンスに見せるためにロンドンへ旅行した。それを見た科学者はケンブリッジ大学の同僚の意見に同意し、おそらく彼らがどの程度正しい軌道に乗っているかを示すために、科学史上最も重要な画像の 1 つである「写真 51」を見せました。

写真 51、すべてを変えた画像

「写真51」とは何だったのか？ 20 世紀の生物学の進歩を理解するには、これなしには語れないイメージの 1 つです。そしてまた、現代科学の歴史の中で最も悲しいエピソードの一つ――残念だという言い方が最も正しいが――の震源地でもある。

その価値を完全に理解するには、1951 年に少しだけ時間を遡る必要があります。そのとき、優秀な化学者であるロザリンド フランクリンは、パリに数年間滞在した後、キングス カレッジに入学しました。フランスの首都で、31 歳の若い科学者はX 線回折に精通していました。この技術は、ロンドンの研究室で彼女に任されていた DNA の構造の研究に役立つ技術でした。

博士課程の学生、レイモンド・ゴズリングの助けを借り、X 線回折を応用して、ロザリンドは 1952 年 5 月に超越的価値のある画像を取得しました。それは、 DNA のらせん構造を明確に示していました。彼の業績は、ウィリアム・アストベリーが何年も前に達成したものをはるかに上回っていました。この成果を知っていた人物の 1 人が、キングス カレッジでのロザリンドのクラスメートであり、同じく DNA の研究に注力していたウィルキンスでした。

「写真51」として洗礼されたその画像は、1953年の初め――2月と言われている――ポーリングからの恐怖に未だ動揺するワトソンにウィルキンスが見せたものだった。問題は、ウィルキンスがその資料を共有する許可をフランクリンから得ていなかったことです。さらに、この化学者は、パートナーが自分の作品を放送していることにさえ気づいていませんでした。ワトソン自身が何年も後に思い出したように、X線回折によって得られた写真の「啓示」により脈拍が加速され、口が乾いた。彼が長い間探していたDNAモデルへの手がかりは、まさに彼の鼻の下にありました。

ワトソンもクリックもフランクリンが何者であるかをよく知っていました。 1951 年 11 月、化学者は結果を発表するためにキングス カレッジで会議を開き、聴衆の中にはキャベンディッシュ研究所の 2 人の科学者もいました。その会談から抽出したデータの一部も利用して、ケンブリッジ夫妻はすでに初期の DNA モデルを開発していましたが、あまり成功しませんでした。 1953 年 1 月にライナス・ポーリングの報告書のコピーを見ることができたとき、ワトソンとクリックはフランクリンの進歩を心に留めていました。

DNAの構造をめぐる競争

フランクリンが入手した新しい情報を手に、キャベンディッシュの 2 人の研究者は研究を開始しました。 DNA の構造を解明するレースがあったとしたら、各ランナーの位置を知っているのはおそらく彼らだけでしょう。ポーリングは自分の三重らせんモデルに欠陥があることにまだ気づいておらず、息子の同僚がどの程度目標を達成しようとしているのかにも気づいていませんでした。ロザリンドに関しては、状況がどのようなものであるかに気づかず、キングス・カレッジで自分の仕事を続けた。

一部の著者は、当時この若い化学者はすでにワトソンとクリックと同様の結論を導いていたと主張している。 1 年以上前の 1951 年に、彼は実際に自分の結果が二重らせん構造を示していると書いていました。

キャベンディッシュ夫妻はアクセルを最大限に踏み込んだ。ジョン・グリビンが著書『科学の歴史』で説明しているように、「写真51」から出てきた重要な情報、アーウィン・シャルガフが定式化した規則、ジョン・グリフィスが確立した関係を利用して、ケンブリッジの研究者らは1953年3月下旬を彼のモデルに合わせて形作った。 DNA の二重らせん。

ポーリングが 1952 年 12 月に送った手紙から始まった熱狂的な競争は、1953 年 4 月 25 日に終了しました。 65 年前のこの日、権威ある雑誌『ネイチャー』が 3 つの歴史的な記事を売店、大学、図書館に掲載しました。そのうちの 1 つはフランクリンとゴズリングによって署名され、X 線回折で撮影した画像から抽出されたデータを提示しました。

もう 1 つは、ウィルキンスと彼の同僚 2 人、AR ストークスと HR ウィルソンによって執筆されたもので、これもらせん構造を示唆するX 線データに焦点を当てていました。 3 つ目は、 『Nature 』誌のその号の主役であり、クリックとワトソンがモデルを提示するために開発したものでした。キャベンディッシュの研究者らは報告書の中でロザリンドについて言及しているが、ウィルキンスのような他の研究者らとともに、もちろん彼女の決定的な役割を認めていない。

キングス・カレッジの雰囲気にうんざりしたフランクリンは、同年に学校を辞めてバークベック・カレッジに移った。 5年後、彼女は卵巣癌で亡くなりました。 1962年、クリック、ワトソン、ウィルキンスの3人は、「核酸の分子構造と生物体内の情報伝達における核酸の重要性についての発見」により、ノーベル生理学・医学賞を共同受賞した。 1953 年、ロザリンドの役割と彼女の有名な「写真 51」で何が起こったかは、まだ遠い先のことでした。

ライナス・ポーリングに何が起こったのでしょうか？

「彼の時期尚早な報告によって引き起こされた爆発的な活動は、クリックとワトソンがポーリングではなくフランクリンから賞を目前からかすめ取るという効果をもたらした」とグリビンは振り返り、1953年のネイチャー誌の読者は賞を獲得できなかったと嘆いている。フランクリンとゴズリングの論文は、キャベンディッシュの報告を単に補完するものではなく、実際には DNA 構造の独立した発見であったことを知っています。

DNAモデルに関する誤りにもかかわらず、ポーリングのキャリアは多作の 20 世紀の中で最も輝かしいものの 1 つです。彼の失敗は主に、彼がフランクリンの画像から得られる重要な情報なしに仕事を遂行したという事実によって説明される。ポーリングはキングス・カレッジでの展開を知っていたに違いない。なぜなら彼はセンターに新しい資料へのアクセスを要求するために行ったが、成功しなかったからだ。 1951年、彼はロンドンで行われたフランクリンらの講演に出席しようとした。またその際、彼の政治活動を理由に米国がパスポートの更新を拒否したことにも失望した。

DNA 構造のモデルを探すとき、ポーリングにはアストベリーが収集した古いデータに頼るしかありませんでした。その何年も前の1951年、ポーリングはカリフォルニア工科大学の同僚たちとともに、ワトソンとクリックにインスピレーションを与えることになるαヘリックスの構造を発見することで、自分の才能の新たな例を示した。

ネイチャー誌がキャベンディッシュの科学者の研究について報告してからちょうど 1 年後、1954 年にポーリングは化学結合の性質に関する研究でノーベル化学賞を受賞しました。運命の皮肉なことに、ワトソン、ウィルキンス、クリックがノーベル化学賞を受け取るためにストックホルムを訪れた同じ年に、彼も核兵器実験に対する反対運動を評価して平和賞を受け取るためにオスロを訪れた。