James Watson über seine Entdeckung der DNA

Eigentlich dachte ich, es gäbe hier ein Podest, deswegen habe ich jetzt ein bisschen Angst. (Lachen) Chris hat mich gebeten, noch einmal die Geschichte, wie wir die Struktur der DNA entdeckt haben, zu erzählen. Und weil ich seine Anweisungen befolge, mache ich's. Aber es langweilt mich ein bisschen. (Lachen) Und, na ja, ich habe ja ein Buch drüber geschrieben. Also werde ich halt was sagen -- (Lachen) -- ich werde ein wenig darüber erzählen, wie die Entdeckung gemacht wurde, und warum Francis und ich sie gemacht haben. Und dann habe ich hoffentlich noch fünf Minuten übrig, um Ihnen zu erzählen, was ich heute so mache.

Hinter mir sehen Sie ein Foto von mir, da war ich siebzehn. Das war als Elftklässler an der Universität von Chicago. Das lag daran, dass die Universität von Chicago einen schon nach zwei Jahren High School aufnahm. Also -- es war toll, von der High School wegzukommen. Ich war sehr klein und nicht gut im Sport oder anderen solchen Dingen.

Aber ich sollte sagen, dass mein Werdegang -- wissen Sie, mein Vater wurde als Republikaner erzogen und war Mitglied bei der episkopalischen Kirche. Aber nach einem Jahr College wurde er zu einem Atheisten und Demokraten. (Lachen) Und meine Mutter war irisch-katholisch. aber sie hat die Religion nicht sehr ernst genommen. Als ich elf war, ging ich nicht mehr länger zur Sonntagsmesse sondern mit meinem Vater zur Vogelbeobachtung. Ich hörte also schon früh von Charles Darwin. Ich nehme an, Sie wissen, dass er der Held schlechthin war. Und wissen Sie, man versteht das Leben wie es heute existiert durch die Evolution.

An der Universität von Chicago war mein Hauptfach Zoologie Und ich dachte, ich würde vielleicht, wenn ich schlau genug war, mit einem Doktortitel von Cornell in Vogelkunde abschließen. Doch dann war da ein Artikel in der Chicagoer Zeitung, eine Buchbesprechung über das Buch "Was ist Leben?" vom großen Physiker Schrödinger. Und das war natürlich eine Frage, auf die ich gerne eine Antwort gehabt hätte. Wissen Sie, Darwin hat das Leben erklärt, nachdem es entstanden ist, was aber war die Essenz des Lebens?

Und Schrödinger sagte, die Essenz seien Informationen in unseren Chromosomen, und dass sie sich auf einem Molekül befinden müssten. Ich habe mir nie wirklich Gedanken über Moleküle gemacht. Man kennt Chromosomen, aber das hier war ein Molekül und die Informationen waren wahrscheinlich in irgendwelcher digitalen Form vorhanden. Und so stellte sich die große Frage, wie man solche Informationen überhaupt sichtbar machen konnte.

Darum ging es also in diesem Buch. Und von dem Moment an wollte ich ein Genetiker sein -- die Gene verstehen und durch sie das Leben. Ich hatte also einen ziemlich weit entfernten Helden. Es war kein Baseballspieler, es war Linus Pauling. Also meldete ich mich bei Caltech an, aber sie wiesen mich ab. (Lachen) Da ging ich an die Universität von Indiana, welche eigentlich genau so gut war in Genetik wie Caltech und obendrein hatten sie ein wirklich gutes Basketballteam. Ich hatte ein ziemlich schönes Leben in Indiana. Und es war in Indiana, wissen Sie, wo ich den Eindruck bekam, dass die Gene wahrscheinlich aus DNA bestanden. Als ich also meinen Doktortitel bekam, sollte ich mich auf die Suche nach DNA machen.

Also ging ich zuerst nach Kopenhagen, weil ich dachte, ich könnte vielleicht ein Biochemiker werden. Aber ich entdeckte, dass Biochemie sehr langweilig war. Es ging nirgends in eine Richtung, die erklären würde, was genau ein Gen war. Es war nur Atomwissenschaft. Ach und das hier ist das Buch, ein Büchlein. Man kann es in etwa zwei Stunden lesen. Aber dann ging ich zu einem Treffen in Italien. Und da gab es einen unerwarteten Referenten, der nicht auf dem Programm stand, und er sprach über DNA. Es war Maurice Wilkins. Er war ausgebildeter Physiker und nach dem Krieg wollte er sich mit Biophysik beschäftigen und er wählte DNA, weil am Rockefeller Institute ermittelt wurde, dass die DNA möglicherweise die genetischen Moleküle der Chromosomen waren. Die meisten Leute glaubten, dass es die Proteine waren. Aber Wilkins dachte, dass DNA die sicherste Annahme war und er zeigte dieses Röntgenbild. Es wirkte irgendwie kristallin. Also hatte DNA eine Struktur, auch wenn es diese wahrscheinlich verschiedenen Molekülen zu verdanken hatte, die verschiedene Sätze von Informationen hatten. Also war da etwas Einheitliches an DNA-Molekülen. Ich wollte mit ihm zusammen arbeiten, aber er wollte keinen ehemaligen Vogelbeobachter und so landete ich in Cambridge, in England.

Ich ging nach Cambridge, weil es damals einfach der beste Ort in der Welt für Röntgen-Kristallographie war. Und Röntgen-Kristallographie ist heute ein Fach in der Chemie-Abteilung. Damals gehörte es zum Gebiet der Physik. Deshalb war der beste Ort für Röntgen-Kristallographie das Cavendish-Labor in Cambridge. Und dort lernte ich Francis Crick kennen. Ich ging dorthin ohne ihn zu kennen. Er war 35. Ich war 23. Innerhalb eines Tages hatten wir beschlossen, dass wir vielleicht eine Abkürzung finden konnten, um die Struktur der DNA herauszufinden. Wir wollten das Problem nicht auf rigorose Art lösen, sondern indem wir ein Modell bauten. Ein Elektromodell, bei dem wir die Koordinaten von den Bezugslängen gebrauchen wollten, die wir von den Röntgenbildern hatten. Aber wie sollte das Molekül -- wie sollte es sich zusammenfalten?

Der Grund dafür ist, in der Mitte dieses Bildes, ist Linus Pauling. Etwa sechs Monate zuvor stellte er die spiralförmige Struktur für Proteine vor. Und indem er das tat, vertrieb er den Mann hier zur Rechten, Sir Lawrence Bragg, welcher ein Professor bei Cavendish war. Dieses Foto wurde einige Jahre später aufgenommen, als Bragg wieder Grund zum Lächeln hatte. Er lächelte ganz sicher nicht, als ich dort ankam, weil er durch Paulings Entdeckung der Alpha-Helix ziemlich gedemütigt war, und weil die Cambridge-Leute versagt hatten, weil sie keine Chemiker waren. Und sicherlich waren weder Crick noch ich Chemiker, also versuchten wir ein Modell zu bauen. Und er wusste es, Francis kannte Wilkins. Wilkins sagte, er hatte es für die Helix gehalten. Er dachte das Röngten-Diagramm sei vergleichbar mit der Helix.

Also bauten wir ein dreistrangiges Modell. Die Leute aus London kamen vorbei. Wilkins und seine Mitarbeiterin, oder mögliche Mitarbeiterin, Rosalind Franklin kamen vorbei und lachten über unser Modell. Sie sagten, es sei miserabel, und das war es. Sie sagten uns, wir sollten keine Modelle mehr bauen, wir seien unfähig. (Lachen) Also bauten wir keine Modelle mehr und Francis widmete sich wieder mehr seiner Arbeit mit den Proteinen. Und ich machte eigentlich gar nichts. Und -- außer zu lesen. Wissen Sie, Lesen ist eigentlich eine gute Sache; man lernt die Fakten. Und wir fuhren fort, den Leuten in London zu sagen, dass Linus Pauling zur DNA überwechseln würde. Wenn DNA so wichtig war, dann würde Linus das wissen. Er würde ein Modell bauen und würde uns zuvorkommen.

Und tatsächlich hatte er den Leuten in London geschrieben: Ob er ihre Röntgenbilder sehen könnte? Aber sie waren klug genug gewesen, "Nein" zu sagen. Also bekam er sie nicht. Es gab jedoch welche in der Literatur. Aber Linus schaute sie sich nicht sehr genau an. Aber etwa, oh, 15 Monate, nachdem ich nach Cambridge gekommen war, ging ein Gerücht um, von Linus Paulings Sohn, der auch in Cambridge war, das besagte, dass sein Vater jetzt an der DNA arbeitete. Und so kam es, dass Peter eines Tages reinkam und sagte, er sei Peter Pauling, und er gab mir eine Kopie von den Manuskripten seines Vaters. Und glauben Sie mir, ich hatte Angst, weil ich dachte, er sei uns zuvorgekommen. Ich habe nichts mehr zu tun, keine Qualifikationen für irgendwas. (Lachen)

Und da war es also dieses Papier und er stellte eine dreistrangige Struktur vor. Und ich las es und es war -- es war einfach Mist. (Lachen) Wissen Sie, das war etwas unerwartet vom welt... -- (Lachen) -- es wurde zusammengehalten von Wasserstoff-Verbindungen zwischen Phosphatgruppen. Wenn aber der pH-Höchstwert der Zellen ungefähr sieben ist, können diese Wasserstoff-Verbindungen nicht bestehen. Also liefen wir rüber zur Chemie-Abteilung und fragten "Könnte Pauling Recht haben?" Und Alex Hust sagte, "Nein." Also waren wir glücklich. (Lachen)

Und so waren wir immer noch im Spiel, aber wir hatten Angst, dass jemand bei Caltech Linus sagen würde, dass er falsch lag. Und so sagte Bragg, "Baut Modelle." Einen Monat, nachdem wir Paulings Manuskript bekamen -- ich muss sagen, dass ich das Manuskript mit nach Londen nahm und es den Leuten dort zeigte. Gut, sagte ich, Linus lag falsch und wir waren immer noch im Spiel, und dass sie sofort anfangen sollten, Modelle zu bauen. Aber Wilkins sagte nein, Rosalind Franklin würde in circa 2 Monaten abreisen, erst danach würde er mit dem Bau der Modelle loslegen. So kam ich mit diesen Nachrichten zurück nach Cambridge und Bragg sagte, "Baut Modelle." Klar wollte ich Modelle bauen. Hier ist ein Bild von Rosalind. Sie ist wirklich, wissen Sie, auf einer Seite ist sie eine Chemikerin. Aber eigentlich hätte sie ausgebildet werden müssen -- sie hatte keine Ahnung von organischer Chemie oder von Quantum-Chemie. Sie war Kristallographin.

Und ich denke, dass sie zum Teil aus dem Grund keine Modelle bauen wollte, weil sie keine Chemikerin war, wohingegen Pauling einer war. Also fingen Crick und ich mit dem Modellbau an, und ich lernte dabei ein wenig Chemie, aber nicht genug. Schließlich bekamen wir die Antwort am 28. Februar 1953. Das war wegen einer Regel, die ich für eine sehr gute Regel halte: Sei nie die gescheiteste Person in einem Raum, und das waren wir auch nicht. Wir waren nicht die besten Chemiker in dem Raum. Ich ging da hinein und zeigte ihnen eine Paarbildung, die ich gemacht hatte, und Joe Donahue -- er war ein Chemiker -- sagte, sie sei falsch. Du hast die Wasserstoffatome an der falschen Stelle. Ich hatte sie einfach so platziert, wie es in den Büchern stand. Und er sagte es sei falsch.

Am nächsten Tag also, als ich darüber nachdachte und meinte, dass er vielleicht Recht hatte, änderte ich die Stellen und wir fanden das Basispaar, und Francis sagte sofort, dass die Stränge in verschiedene Richtungen verlaufen. Und wir wussten, dass wir Recht hatten. Es war eigentlich schade, wissen Sie, all das passierte in etwa zwei Stunden. Es ging von Nichts zu einem Ding. Wir wussten, dass es groß war, denn wenn man A neben T und G neben C gruppiert, dann hat man einen Kopiermechanismus. Also sahen wir, wie genetische Informationen übertragen werden. Es ist diese Reihenfolge der vier Basispaare. Es ist also eine Art digitale Information. Und man kopiert es, indem man die Stränge trennt. Und falls es so doch nicht funktionieren sollte, sollte man es trotzdem glauben, denn es gab kein anderes Modell. (Lachen)

Aber das ist nicht die Art, wie die meisten Wisenschaftler denken. Die meisten Wissenschaftler sind eher langweilig. Sie sagten einfach, wir denken nicht darüber nach, bis wir wissen dass es wirklich richtig ist. Aber wissen Sie, wir dachten, tja, es ist mindestens zu 95 oder gar zu 99 Prozent richtig. Denken Sie also darüber nach. In den nächsten fünf Jahren gab es gerade mal fünf Literaturverweise in "Nature" auf unsere Arbeit -- so gut wie keine. Und so waren wir uns selbst überlassen und versuchten den letzten dieser drei Teile zu ergründen: Wie macht man -- was macht diese genetische Information genau? Es war ziemlich offensichtlich, dass sie Informationen an ein RNA-Molekül weiterleitete, aber wie kommt man dann von der RNA zum Protein? Etwa drei Jahre versuchte ich, die Struktur von RNA herauszufinden. Aber der Versuch brachte nichts. Es ließen sich keine guten Röntgenbilder machen. Ich war entschieden unglücklich; mein Mädchen heiratete mich nicht. Wissen Sie, es war wirklich eine etwas beschissene Zeit. (Lachen)

Hier ist ein Foto von mir und Francis, bevor ich diese Frau kennenlernte, deswegen schaue ich noch glücklich drein. (Lachen) Und das hier taten wir, als wir nicht mehr weiter wussten: Wir gründeten einen Club, den RNA-Krawattenclub. George Gamow, ein großer Physiker, entwarf die Krawatte. Er war eines der Mitglieder. Die Frage war: Wie kommt man von einem 4-Buchstaben-Code zu dem 20-Buchstaben-Code der Proteine? Feynman war ein Mitglied, Teller auch, und Freunde von Gamow. Aber das hier ist das einzige -- nein, wir wurden nur zweimal fotografiert. Und beide Male fehlte einem von uns die Krawatte. Da ist Francis, rechts oben, und Alec Rich -- der arztgewordene Kristallograph -- ist neben mir. Dieses Foto wurde im September 1955 in Cambridge aufgenommen. Und ich lächle etwas gequält, glaube ich, weil das Mädchen, das ich liebte, mich verlassen hatte. (Lachen)

Und so war ich erst 1960 richtig glücklich, weil wir erst dann herausfanden, dass es drei Formen von RNA gibt. Wir wussten mehr oder weniger, dass DNA die Informationen für die RNA zur Verfügung stellte. Und RNA stellt die Informationen zur Verfügung, die nötig sind für die Proteine. Diese Tatsache brachte Marshall Nirenberg dazu, RNA zu nehmen, -- synthetische RNA und sie in ein proteinproduzierendes System zu pflanzen. Er machte Polyphenylalanine. Das war also der erste Schritt, um den genetischen Code zu knacken, und 1966 hatten wir es geschafft. Also, das war es, was Chris von mir wollte -- also was ist seither geschehen? Nun muss ich ein wenig in der Zeit zurückgehen. Als wir die Struktur der DNA gefunden hatten, hielt ich meine erste Rede in Cold Spring Harbor. Der Physiker, Leo Szilard schaute mich an und sagte, "Werden Sie das patentieren lassen?" Wir kannten das Patentiergesetz und wussten, dass wir sie nicht patentieren lassen konnten, weil es nicht möglich war. Sie hatte keinen Verwendungszweck. (Lachen)

Und so wurde die DNA zu keinem brauchbaren Molekül und die Anwälte schalteten sich bis 1973 nicht in diese Rechnung ein, 20 Jahre später, als Bowyer und Cohen in San Francisco und Stanford mit ihrer Methode von rekombinanter DNA rauskamen, und Stanford diese patentieren ließ und damit viel Geld machte. Wenigstens patentierten sie etwas, mit dem man nützliche Dinge tun konnte. Dann lernten sie, wie man die Buchstaben für den Code las. Und schon hatten wir eine biotechnische Industrie. Aber wir waren immer noch weit davon entfernt, die Frage zu beantworten, die sozusagen meine Kindheit beherrschte und die war: Wie ist die Beziehung zwischen Veranlagung und Umwelt?

Und so rede ich weiter. Ich habe meine Zeit schon überzogen, aber das hier ist Michael Wigler, ein sehr, sehr intelligenter Mathematiker, der Physiker wurde. Er entwickelte eine Technik, mit der man eine Probe von DNA anschauen kann und schlussendlich auch tausende von anderen Proben. Hier ist ein Chip, ein herkömmlicher. Und hier ist einer, der von dem Fotolithografen einer Firma in Madison gemacht wurde namens NimbleGen, welcher denen von Affymetrix weit voraus ist. Wir benutzen ihre Technik. Man kann damit quasi DNA normaler Segmente und krebsbefallener Segmente vergleichen. Hier ist Krebs und Sie können da oben sehen, dass der Krebs, welcher bösartig ist, Insertionen oder Deletionen zeigt. Die DNA ist also ziemlich verdreckt, wohingegen, wenn man eine Überlebenschance hat, die DNA weniger verdreckt ist. Wir denken also, dass das schlussendlich zu etwas führt, was wir "DNA-Biopsie" nennen. Bevor Sie gegen Krebs behandelt werden, sollten Sie sich diese Technik wirklich gut ansehen und ein Gefühl dafür bekommen, wie der Feind aussieht. Es ist kein -- es ist nur ein unvollständiger Blick, aber es ist ein -- Ich denke es wird sehr, sehr hilfreich sein.

Wir haben also mit Brustkrebs angefangen, weil es da viel Geld dafür gibt, keine Regierungsgelder. Und jetzt habe ich noch ein ziemlich begründetes Interesse: Ich möchte das gleiche für Prostatakrebs tun. Damit man nicht behandelt wird, wenn er nicht gefährlich ist. Aber Wigler schaute sich neben Krebszellen auch normale Zellen an, und machte eine etwas überraschende Beobachtung. Und die ist, dass wir alle etwa 10 Orte haben auf unserem Genom, wo wir ein Gen verloren oder eines dazugewonnen haben. Also sind wir eigentlich alle irgendwie unvollkommen. Und die Frage ist jetzt ob, da wir ja trotzdem da sind, diese kleinen Verluste oder Gewinne vielleicht gar nicht so schlecht sind. Aber wenn diese Deletionen oder Amplifikationen im falschen Gen auftreten, kann es sein, dass wir uns krank fühlen.

Die erste Krankheit, nach der er also suchte, war Autismus. Und der Grund dafür, dass wir nach Autismus suchten, war, dass wir das Geld dazu hatten. Eine einzelne Person zu untersuchen kostet ungefähr 3.000 Dollar. Und die Eltern eines Kindes mit der Aspergerkrankheit, hoch intelligenter Autismus, haben diese Sache einer herkömmlichen Firma geschickt; sie haben es nicht gemacht. Wir konnten es mit der herkömmlichen Vererbungslehre machen, aber indem wir es gescannt haben, fanden wir nach und nach die Gene für Autismus. Sie können es hier sehen, es gibt viele davon . Viele autistische Kinder haben Autismus, einfach weil ihnen ein großes Stück der DNA fehlt. Ich meine ein großes Stück auf der molekularen Ebene. Wir hatten ein autistisches Kind, dem etwa fünf Millionen der Basen auf einem seiner Chromosome fehlten. Wir haben uns die Eltern noch nicht angesehen, aber die Eltern haben diesen Verlust wahrscheinlich nicht, oder sie wären keine Eltern. Unsere Autismusuntersuchungen sind also erst am Anfang. Wir haben 3 Millionen Dollar, aber ich denke es wird mindestens 10 bis 20 Millionen kosten, bevor wir in einer Position sind, wo wir diesen Eltern, welche ein autistisches Kind haben, helfen können, oder denen, die denken, sie haben ein autistisches Kind, und können wir den Unterschied überhaupt erkennen? Und mit derselben Technik sollten wir wahrscheinlich alles angehen. Es ist ein wunderbarer Weg, Gene zu finden.

Und so schließe ich ab, indem ich noch erzähle, dass wir uns 20 Leute mit Schizophrenie angeschaut haben. Wir dachten, wir müssten uns mindestens einige Hundert anschauen bevor wir uns ein Bild machen können. Aber wie Sie sehen können. bei 7 aus 20 konnte man eine sehr große Veränderung ausmachen. Und doch, bei den Überprüfungen waren es drei. Was ist also der Sinn dieser Überprüfungen? Waren diese anderen auch verrückt und wir wussten es nur nicht? Oder waren sie normal? Ich nehme an, das waren sie. Wir denken, bei Schizophrenie handelt es sich um Veranlagungsgene, und ob das eines ist, das diese Veranlagung hat - und so gibt es nur eine ganz kleine Menge der Bevölkerung, bei der die Schizophrenie wirklich ausbrechen kann.

Nun haben wir noch nicht wirkliche Beweise dafür, aber ich denke, um Ihnen eine Hypothese zu geben, die bestmögliche Annahme ist die, dass wenn Sie Linkshänder sind, Sie für Schizophrenie anfällig sein könnten. 30 Prozent aller Personen mit Schizophrenie sind Linkshänder und Schizophrenie hat ein paar wirklich komische Vererbungen, was bedeutet, dass eigentlich 60 Prozent von diesen Leuten genetisch bedingt Linkshänder sind, aber nur bei der Hälfte zeigt sich das auch so. Ich habe keine Zeit das alles zu erklären. Aber einige Menschen, die meinen, sie seien Rechtshänder sind genetisch bedingt eigentlich Linkshänder. Ich sage das einfach, damit Sie nicht denken: "Ich habe kein Linkshänder-Gen, und darum werden meine Kinder auch nicht für Schizophrenie gefährdet sein. Sie könnten es trotzdem sein. OK? (Lachen)

Für mich ist das also eine sehr spannende Zeit. Wir sollten bald auch fähig sein, das Gen für bipolare Störungen herauszufinden, es gibt da eine Verbindung. Und wenn ich genug Geld hätte, würden wir sie alle noch in diesem Jahr finden. Ich danke Ihnen.