James Watson a DNS felfedezéséről

Azt hittem, lesz itt egy színpad, így most egy kissé meg vagyok rémülve. (Nevetés) Chris arra kért, meséljem el, hogyan jöttünk rá a DNS szerkezetére. És mivel én betartom az utasításait, ezt fogom tenni. Bár egy kicsit már untat a téma. (Nevetés) És, mint tudják, írtam egy könyvet. Így arról fogok beszélni -- (Nevetés) -- arról fogok beszélni, hogyan született a felfedezés, és miért Francis és én voltunk a felfedezők. Aztán talán lesz öt percem elmondani, mi izgat mostanában.

A háttérben egy képet látnak rólam, 17 éves koromban. A Chicago Egyetemen készült, amikor harmadéves voltam, és azért voltam harmadéves, mert a Chicago Egyetemre két év középiskola után lehetett bejutni. Tehát -- mókás dolog volt elhagyni a középiskolát. Mivel kicsi voltam és nem voltam jó sportoló, vagy ilyesmi.

Ami a családi hátteremet illeti -- apámat protenstánsnak és republikánusnak nevelték. Egy év főiskola után azonban ateista és demokrata lett. (Nevetés) Anyám ír katolikus volt, -- bár soha nem vette túl komolyan a vallást. Így 11 éves koromban a vasárnapi mise helyett én inkább madárlesre jártam az apámmal. Így már elég korán hallottam Charles Darwin-ról. Azt hiszem, ő nagy hős volt. És azt hiszem, az élet jelenlegi formáját az evolúción keresztül ismerhetjük meg.

A Chicago Egyetemen pedig a zoológia fő tantárgy volt. És azt reméltem, hogy ha elég jól tanulok, PhD-zhetek ornitológiából Cornell-nél. Aztán egy chicago-i lapban megjelent egy könyvszemle a nagy fizikus, Schrödinger "Mi az élet?" című könyvéről. És természetesen ez volt a kérdés, amire én is tudni akartam a választ. Darwin ugyanis jól elmagyarázta az életet, ha már egyszer elkezdődött, de mi az élet lényege?

És Schrödinger azt mondta, hogy a lényeg az információ, ami a kromoszómáinkban van, és hogy ennek meg kell lennie egy molekulában. Azelőtt soha gondoltam a molekulákra igazán. Ismerik a kromoszómákat, de ez egy molekula volt ami valahogy valószínűleg minden információt tartalmazott valami digitális formában. És itt volt a nagy kérdés, hogy hogyan másolódik az információ.

Szóval ez volt a könyv. És ettől a pillanattól kezdve genetikus akartam lenni -- hogy megértsem a géneket, és rajtuk keresztül az életet. És volt egy példaképem akkoriban. Nem, nem egy baseball-játékos, hanem Linus Pauling. Aztán jelentkeztem a Caltech-hez, de elutasítottak. (Nevetés) Így aztán Indianába mentem, ami genetikában semmivel sem volt rosszabb, mint a Caltech, és ráadásul príma kosárlabda csapatuk volt. Igazán boldogan éltem Indianában. És Indianában támadt az az ötletem is, hogy a gén valószínűleg nem más mint a DNS. A PhD megszerzése után a DNS kutatásába fogtam.

Ezért először Koppenhágába mentem, mert úgy gondoltam, hogy talán biokémikusnak kéne lennem. Rájöttem azonban, hogy a biokémia borzasztó unalmas dolog. Semmi olyannal nem foglalkozik, ami elvezetne a gének megismeréséhez. Ez pusztán atomtudomány volt. És igen, ez az a kis könyvecske. Két óra alatt végig lehet olvasni. -- de aztán Olaszországba mentem egy kongresszusra. És ott egy, a programban nem is szereplő előadó a DNS-ről beszélt. Ő volt Maurice Wilkins. Ő képzett fizikus volt, és a háború után biofizikával akart foglalkozni, és a DNS-t választotta, mert a Rockefeller Institute megállapítása szerint a DNS lehet a kromoszómák genetikai molekulája. A legtöbben inkább a fehérjékre gondoltak, Wilkins azonban úgy vélte, hogy a DNS a legjobb jelölt, és bemutatta ezt a röntgen-felvételt. Egyfajta kristály. Tehát a DNS-nek belső szerkezete van, bár ezt valószínűleg különböző molekulák okozzák, amelyek különböző utasításokat hordoznak. Volt tehát valami univerzális a DNS molekula körül. Én tehát dolgoztam volna vele, de neki nem hiányzott egy egykori madarász, így hát Angliában, Cambridge-ben kötöttem ki.

Tehát Cambridge-be mentem, mert akkoriban ez volt a világon a legjobb hely a röntgen-krisztallográfia számára. És a röntgen-krisztallográfia most a kémiai részlegekhez tartozik. Úgy értem, hogy akkoriban a fizika egyik szakterülete volt. Tehát a legjobb hely egy röntgen-krisztallográfus számára a Cambridge-i Cavendish Laboratory volt. És ott találkoztam Francis Crick-kel. Mikor odakerültem, még nem ismertem. Ő 35 éves volt, én 23. Aztán egy nap alatt úgy döntöttünk, hogy talán tudnánk egy módszert a DNS szerkezetének felderítésére. Nem egy szigorúan vett megoldásra gondoltunk, hanem egy modell építésére. Egy elektro-modellt, bizonyos koordináták, mint például hosszúságok használatával, a röntgenképek alapján. Csak annak megállapítására, hogy milyen a molekula -- hogy van összehajtogatva?

Éppen ezért, akit ennek a képnek a közepén látnak, az Linus Pauling. Hat hónappal azelőtt ő vetette fel a fehérjék alfa hélixes szerkezetét. És ez által száműzte a jobb oldali férfit, Sir Lawrence Bragg, Cavendish-i professzort. Ez a kép évekkel később készült, amikor Bragg-nek már volt oka mosolyogni. Akkortájt biztosan nem mosolygott, amikor én odakerültem, mert kissé megalázta Pauling az alfa hélix-szel őt és a Cambridge-ieket, mert hiszen ő nem volt kémikus. És tulajdonképpen sem Crick, sem és nem voltunk azok, ezért próbáltunk modellt építeni. És ő, Francis, ismerte Wilkins-t. Tehát Wilkins azt mondta, ő gondolta, hogy ez egy hélix. A röntgen-diagram, szerinte, hasonlított egy hélixre.

Így hát egy háromszálú modellt építettünk. Aztán eljöttek hozzánk a londoniak. Wilkins és ez a munkatársa, vagy valószínű munkatársa, Rosalind Franklin, eljöttek, és egy jót nevettek a modellünkön. Azt mondták, pocsék, és tényleg az volt. Azt javasolták, ne építsünk több modellt; nem értünk hozzá. (Nevetés) Így hát nem építettünk több modellt, Francis pedig a fehérjékkel folytatta a munkáját. Én pedig, alapvetően semmit nem csináltam. Az -- olvasást leszámítva. Olvasni, tudják, jó dolog; az ember tényekhez jut. Közben folyamatosan mondtuk a londoniaknak, hogy Linus Pauling a DNS-t kutatja. Ha a DNS a fontos, azt Linus tudni fogja. Ő egy modellt fog építeni, mi pedig vereséget szenvedünk.

És valóban, írt egy levelet a londoniaknak: Láthatná-e a röntgen-felvételüket? Ők bölcsen azt felelték: "nem". Így hát nem kapta meg. Bár volt belőle néhány az irodalomban. Valójában Linus nem nézte meg őket elég alaposan. Azonban, úgy 15 hónappal Cambridge-be érkezésem után, pletyka kelt szárnyra Linus Pauling fiától, aki Cambridge-ben volt, és azt mondta, hogy apja a DNS-en dolgozik. És egyik nap megjelent Peter, és azt mondta, hogy ő Peter Pauling, és átadta nekem apja egyik jegyzetét. Ettől aztán én jól megijedtem, mert azt hittem, legyőztek bennünket. Nincs mit csinálnom, nem értek semmihez. (Nevetés)

És akkor ott volt ez a papír, ami egy háromszálú struktúrát javasolt. Elolvastam, és -- csupa marhaság volt. (Nevetés) Tehát, értik, az ember nem erre számít a világ -- (Nevetés) -- és hidrogénkötések kapcsolták össze a foszfátcsoportok között. Nos, ha a sejtekben a legmagasabb pH-érték hét körül van, akkor ezek a hidrogénkötések nem létezhetnek. Átrohantunk a kémiai részlegbe, és azt kérdeztük: "Igaza lehet Pauling-nak?" Alex Hust felelt: "Nem." Örültünk. (Nevetés)

Tehát még mindig játékban voltunk, de féltünk, hogy valaki a Caltech-nél megmondja Linus-nak, hogy tévedett. Ekkor Bragg azt mondta: "Építsetek modelleket!' És egy hónappal azután, hogy megkaptuk Pauling kéziratát, elvittem a kéziratot Londonba, és megmutattam az ottaniaknak. Nos hát, Linus tévedett, így hát továbbra is versenyben vagyunk és hogy azonnal el kell kezdenünk a modellépítést. Wilkins nemet mondott, Rosalind Franklin két hónap múlva elutazik, és ő csak utána kezd modelleket építeni. Ezzel a hírrel jöttem vissza Cambridge-be, ahol Bragg azt mondta: "Építsetek modelleket!" Én természetesen akartam modellt építeni. Itt pedig egy kép Rosalind-ról. Ő valójában, bizonyos értelemben kémikus volt, azonban tanulnia kellett volna -- nem tudott semmit a szerves kémiáról vagy a kvantumkémiáról. Ő krisztallográfus volt.

Gondolom, az egyik oka annak, hogy nem akart modellt építeni az volt, hogy ő nem volt kémikus, Pauling viszont igen. Így hát Crick és én kezdtünk el modelleket építeni, és tanultunk egy kis kémiát, de nem eleget. A választ 1953. február 28-án találtuk meg. Ez pedig egy szabálynak, egy szerintem nagyon jó szabálynak köszönhető: Sose légy a legokosabb ember a szobában, és mi nem voltunk. Nem mi voltunk a legjobb kémikusok a szobában. Bementem, és mutattam nekik egy párosítást, amit csináltam mire Jerry Donohue -- egy kémikus -- azt mondta, hogy ez hibás. A hidrogénatomok rossz helyen vannak. Pont úgy helyeztem el őket, ahogy a könyvekben láttam. De ő azt mondta, így nem jó.

Másnap, miután gondolkoztam, azt mondtam, "Lehet, hogy igaza van." Így hát módosítottam az elhelyezésen, és így megtaláltuk a bázispárosítást, mire Francis azonnal rávágta, hogy a láncok abszolút irányokba mutatnak. És akkor tudtuk, hogy jó úton járunk. Gyönyörű volt, mindössze két óra alatt történt az egész. Semmiből valami. És tudtuk, hogy óriási dolog, mert ha A-t teszünk a T mellé és G-t a C mellé, akkor megvan a másoló mechanizmus. Láttuk tehát, mi hordozza a genetikai információt. A kulcs a négy bázis sorrendje. Ez tehát, bizonyos értelemben egyfajta digitális információ. A másolás pedig a szálak szétválasztásával történik. Ha pedig mégsem így működne a dolog, akkor is el hitték volna, mert nem volt másik séma. (Nevetés)

A legtöbb tudós azonban nem így gondolkodik. A legtöbb tudós nagyon unalmas alak. Azt mondták, nem foglalkozunk evvel, amíg nem tudjuk, hogy valóban így van. Mi pedig úgy gondoltuk, hogy legalább 95, de lehet, hogy 99 százalékig így van. Tehát foglalkoztunk vele. A következő öt évben mintegy öt hivatkozás volt a munkánkra a Nature-ben -- az semmi. Így tehát magunkra maradtunk, és egyedül próbáltuk megtalálni a trió utolsó elemét: hogyan -- mit csinál ez a genetikai információ? Nyilvánvaló volt, hogy ez szolgáltatja az információt egy RNS molekula számára, de aztán hogy jutunk el az RNS-től a fehérjéig? Körülbelül három évig csak -- kerestük az RNS struktúrájára a megoldást. Sikertelenül. Nem születtek jó röntgenképek. Én kifejezetten boldogtalan voltam; egy lány nem akart hozzám jönni. Őszintén szólva, elég sz@r időszak volt. (Nevetés)

Itt egy kép Francis-ről és rólam, mielőtt megismertem a lányt, itt még boldog voltam. (Nevetés) És hogy mit csináltunk, amikor nem tudtuk, hogyan tovább: alakítottunk egy klubot RNS Nyakkendősök Klubja néven. George Gamow, egy másik nagy fizikus tervezte a nyakkendőt. Ő volt az egyik tag is. A kérdés így szólt: Hogyan lehet eljutni egy négybetűs kódtól a fehérjék 20 betűs kódjáig? Tag volt még Feynmann és Teller, Gamow barátai. De csak egyszer -- nem, csak kétszer fényképeztek le bennünket. És mindkét alkalommal egyikünkről hiányzott a nyakkendő. Francis ott van, jobbra fent, és Alex Rich -- orvos-krisztallográfus -- mellettem. Ez Cambridge-ben készült, 1955 szeptemberében. Én mosolygok, azt hiszem egy kicsit kényszeredetten, mert a barátnőm, sajnos lelépett. (Nevetés)

Így hát egészen 1960-ig nem voltam igazán boldog, amikor végre rájöttünk, hogy az RNS-nek három formája van. És alapvetően tudtuk, hogy a DNS adja az információt az RNS-nek. Az RNS adja az információt a fehérjének. És ennek alapján Marshall Nirenberg RNS-t - szintetikus RNS-t -- tett egy rendszerbe, hogy fehérjét készítsen. Polifenil-alanint készített, polifenil-alanint. És ez volt a genetikai kód első feltörése, és ez volt 1966-ban. Ez volt tehát, amit Chris akart tőlem, ez volt -- és hogy mi történt azóta? Nos, akkor vissza kell mennem. Amikor felfedeztük a DNS szerkezetét, megtartottam első előadásomat Cold Sprig Harbor-ban. Szilárd Leó, a fizikus, rám nézett és azt kérdezte: "Tervezi szabadalmaztatni ezt?" És -- de ő ismerte a szabadalmi jogot, és hogy mi ezt nem szabadalmaztathatjuk, mivel nem tudjuk. Nincs semmi haszna. (Nevetés)

Így mivel a DNS nem vált hasznos molekulává, és a jogászok 1973-ig nem szóltak közbe, 20 évvel később Boyer és Cohen San Francisco-ban és Stanford-ban bejelentették a rekombináns DNS-re vonatkozó módszerüket, és Stanford a szabadalommal egy rakás pénzt keresett. Legalább szabadalmaztattak valamit, ami, hogy is mondjam, hasznos dolgokra képes. Aztán megtanulták olvasni a kód betűit. Aztán egyszer csak beköszöntött a biotechnológiai ipar. És, bár még mindig messze voltunk gyerekkoromat meghatározó kérdés megválaszolásától, azaz hogy: Az öröklés vagy a tanulás a meghatározó?

Így hát tovább folytatom. Mert fogy az idő, de ez itt Michael Wigler, egy nagyon, nagyon okos matematikus, akiből fizikus lett. Ő kidolgozott egy technikát, ami lehetővé teszi, hogy DNS mintákat vizsgáljunk, és, végül, milliónyi kis területet rajtuk. Ez itt egy közönséges chip. Ezt a másikat pedig fotolitográfiával készítette egy cég Madison-ban, a neve NimbleGen, és ami jóval az Affymetrix előtt jár. Az ő eljárásukat használjuk. És ezzel képesek vagyunk normál és rákos szegmensek DNS-ének összehasonlítására. És itt felül látható, hogy a rákos felvételen többletek és hiányok mutatkoznak. Tehát a DNS eléggé el van rontva, míg ha van esély a túlélésre, a DNS nincs ennyire tönkretéve. Úgy gondoljuk, hogy ez végül oda vezet, amit úgy hívunk, hogy "DNS biopszia". A rák elleni kezelés megkezdése előtt érdemes ezt a technikát alkalmazni, és valami képet kapni az ellenségről. Ez nem egy -- ez csak egy részleges kép, de ez -- azt hiszem, nagyon, nagyon hasznosnak fog bizonyulni.

Mi a mellrákkal kezdtük, mivel erre rengeteg pénz van, nem állami pénz. Ami pedig jelenleg nagyon érdekel: ugyanezt el akarom végezni prosztatarákkal is. Így tehát nem lesz kezelés, ha az nem rosszindulatú. Wigler azonban, a rákos sejtek vizsgálatán kívül, egészséges sejteket is vizsgált, és egy igazán meglepő felfedezést tett. Mégpedig azt, hogy mindannyiunk DNS-ében van kb. 10 olyan hely, ahol génhiány vagy géntöbblet van. Ebben az értelemben tehát nem vagyunk tökéletesek. A kérdés pedig az, hogy ha mi itt vagyunk, akkor ezek az apró hiányosságok vagy többletek nem is annyira rosszak. Ha azonban ezek a törlések vagy erősítések egy rossz génen jelentkeznek, lehet, hogy megbetegszünk.

Elsőként az autizmust vizsgálta. Ennek pedig az az oka, hogy ehhez állt rendelkezésre a pénz. Egy személy megvizsgálása kb. 3000 dollárba kerül. Egy szülő, akinek gyermeke a magas intelligenciás autizmusban, Asperger-kórban szenvedett, elküldte ezt egy hagyományos céghez; ők nem csinálták meg. A hagyományos genetika nem segített, egy egyszerű szkenneléssel viszont mi kezdtük megtalálni az autizmus génjeit. Itt láthatják, hogy elég sok van belőlük. Így rengeteg autista gyermek azért autista, mert DNS-ükből hiányzik egy nagy darab. Úgy értem, hogy molekuláris szinten nagy darab. Láttunk egy autista gyermeket, akinek mintegy ötmillió bázis hiányzott a kromoszómáiból. A szülőkön még nem végeztünk vizsgálatot, de náluk valószínűleg nem mutatkozik ekkora hiány, egyébként nem lehetnének szülők. Ez az autizmus-kutatásunk tehát csak most kezdődik. 3 millió dollár áll rendelkezésünkre. Azt hiszem, legalább 10-20 millióra lesz szükség ahhoz, hogy segíteni tudjunk azoknak, akiknek autista gyerekük van, vagy azt hiszik, hogy autista gyerekeik születhetnek, és ki tudjuk-e mutatni a különbséget? Tehát ugyanezt az eljárást kéne alkalmazni mindegyikük esetén. Ez egy gyönyörű módja a gének megtalálásának.

Végül pedig arról beszélnék, hogy megvizsgáltunk 20 skizofréniás személyt. És azt hittük, hogy legalább több százat meg kell vizsgálnunk, mielőtt teljes képet kapunk. De ahogy itt látható, a 20-ból hétnél rendkívül magas változásokat találtunk. A kontrollban pedig mindössze háromnál. De mit is a jelent ez a kontroll? Ők is őrültek voltak, csak nem tudtunk róla? Vagy ők normálisak voltak? Én azt hiszem, ők normálisak. És úgy gondoljuk, hogy a skizofréniánál vannak fogékonysági gének, és ha ez válik fogékonnyá -- és akkor csak a népesség egyetlen csoportja válhat skizofrénné.

Most még nincs bizonyítékunk erre, de hogy elmondjak önöknek egy hipotézist, van okunk feltételezni, hogy a balkezesek hajlamosak a skizofréniára. A skizofrének 30 százaléka balkezes, és a skizofréniának nagyon érdekes a genetikája, ami azt jelenti, hogy az emberek 60 százaléka genetikailag balkezes, de a valóságban csak ezek fele. Nincs időm erről beszélni. Tehát sokan, akik úgy hiszik, hogy jobbkezesek, genetikailag balkezesek. Jó. Ezt csak azért mondom, hogy ha úgy gondolnák, hogy nekem nincs balkezes génem, tehát a gyerekeimet nem fenyegeti a skizofrénia. De igen. Érthető? (Nevetés)

Ez számomra egy rendkívül izgalmas időszak. Meg kellene találnunk a mániás depresszió génjét; van köztük összefüggés. Ha lesz rá elegendő pénzünk, még az idén meg is fogjuk találni. Köszönöm.