Fyzik Francis Cricks se minul oborem. Za objev DNA získal Nobelovkou z biologie

Malý Francis Crick vyrůstal v prostředí rodinného podniku jeho otce a strýce, kteří provozovali v Northamptonu úspěšnou továrnu na výrobu obuvi. Přírodovědný talent a vášeň pro poznání však Francis podědil spíše po svém dědečkovi Walteru Drawbridge Crickovi. Ten byl nadšeným amatérským přírodovědcem, zkoumal lokální dírkovce, dopisoval si s Charlesem Darwinem a jeho jméno nesou dokonce dva druhy plžů.

Francisův zájem o vědu se projevil velmi brzy. Jako malé dítě doslova hltal vědecké knihy a kladl zvídavé otázky. Rodiče ho zpočátku vedli k náboženské víře a vodili ho do kostela. Kolem 12. roku života však mladý Francis prohlásil, že tam již chodit nebude, protože dával přednost vědeckému hledání odpovědí před náboženskou vírou.

Neocenitelným mentorem v dětských letech mu byl strýc Walter Crick. Ve svém domku měl kůlnu na zahradě, kde malého Francise učil foukat sklo, provádět chemické pokusy a zhotovovat fotografické snímky. Francis nejprve navštěvoval chlapeckou školu v Northamptonu, kam denně docházel pěšky nebo jezdil na kole. Ve čtrnácti letech získal stipendium na prestižní Mill Hill School v Londýně, kde se po boku svého nejlepšího přítele Johna Shilstona věnoval matematice, fyzice a chemii. Za své studijní výsledky získal v roce 1933 cenu Waltera Knoxe za chemii a o kvalitě zdejší výuky hovořil s hlubokým uznáním.

V roce 1937 získal bakalářský titul z fyziky na University College London. Na téže univerzitě okamžitě zahájil doktorské studium v laboratoři fyzika Edwarda Nevilla da Costa Andradeho. Jeho výzkumným úkolem bylo měření viskozity vody při vysokých teplotách – úkol, který sám popisoval jako „nejnudnější představitelný problém“. O změně jeho dráhy však brzy rozhodly dějinné události.

Slibně rozjeté doktorské studium přerušilo vypuknutí druhé světové války. Během bitvy o Británii dopadla na budovu univerzity německá bomba, která prošla střechou laboratoře a zničila veškeré Crickovo experimentální zařízení. Výzkum viskozity vody byl v troskách, ale mladý fyzik dlouho nezahálel.

Crick vstoupil do služeb výzkumných laboratoří britského království, kde se zformovala pozoruhodná skupina talentovaných vědců, mezi něž patřili například David Bates nebo Nevill Mott. Francis Crick se zaměřil na vývoj magnetických a akustických námořních min. Jeho schopnosti byly zásadní pro vytvoření nového typu miny účinného proti německým minolovkám.

Válečné zkušenosti přinesly Crickovi nejen cenné praktické dovednosti v oblasti aplikované fyziky, ale především sebevědomí. Po skončení války v roce 1947 se ve věku 31 let odhodlal k zásadnímu životnímu kroku – rozhodl se opustit čistou fyziku a přeorientovat se na biologický výzkum.

Tento přechod byl součástí širší vlny fyziků, kteří se rozhodli vnést rigorózní fyzikální metody do zkoumání živé přírody. Crick musel překonat obrovský rozdíl mezi elegantní jednoduchostí fyziky a chemickými mechanismy, které přírodní výběr vyvíjel po miliardy let. Při studiu biologie se cítil, jako by se musel znovu narodit. Fyzikální průprava mu však dala přesvědčení, že věda dokáže dosáhnout velkých pokroků i v biologii.

Po krátkém působení v Cambridge, kde zkoumal fyzikální vlastnosti cytoplazmy, přešel Francis Crick do slavné Cavendishovy laboratoře. Zde se pod vedením sira Lawrence Bragga, držitele Nobelovy ceny z roku 1915, připojil k Maxu Perutzovi a Johnu Kendrewovi. Braggova laboratoř se intenzivně snažila odhalit strukturu biologických makromolekul pomocí rentgenové krystalografie.

V roce 1951 dorazil do Cambridge mladý třiadvacetiletý americký biolog James Watson. Ačkoliv byl Crick o dvanáct let starší a stále pracoval na své doktorské práci, oba muži okamžitě našli společnou řeč. Spojovala je fascinace základní nevysvětlenou otázkou biologie: jakým způsobem je genetická informace uložena v molekulární struktuře.

Crick a Watson nebyli oficiálně pověřeni výzkumem DNA – Crick psal svou disertační práci a Watson zkoumal myoglobin. Přesto ve svém volném čase neustále diskutovali a stavěli teoretické modely. Jejich první pokus o model DNA z roku 1951 však skončil fiaskem. Rosalind Franklinová jim nekompromisně ukázala, že jejich model s fosfátovými skupinami uvnitř struktury je z chemického hlediska zcela nesprávný, protože hydrofilní fosfáty musí být na vnější straně v kontaktu s vodou.

Zásadní průlom nastal počátkem roku 1953. Watson a Crick získali přístup k výsledkům rentgenové difrakce Rosalind Franklinové a jejího studenta Raymonda Goslinga, zejména k legendárnímu Snímku 51, který jim ukázal Maurice Wilkins. Tento snímek poskytoval jasný důkaz o helikální (šroubovicové) struktuře DNA.

Crick navíc z interní zprávy pochopil klíčový detail: dvě vlákna nukleových kyselin v molekule DNA musí pracovat protiběžně (antiparalelně). Dalším dílem skládačky byla tzv. Chargaffova pravidla – poznatek chemika Erwina Chargaffa, že množství adeninu v DNA se vždy rovná množství thyminu a množství guaninu odpovídá cytosinu.

Když James Watson při manipulaci s papírovými a lepenkovými modely zjistil, že páry A–T a G–C mají naprosto shodné rozměry a tvar a jsou spojeny vodíkovými můstky, skládačka se definitivně spojila. Dne 28. února 1953 Watson a Crick oznámili objev dvojité šroubovice DNA.

Oficiální vědecký článek vyšel v časopise Nature 25 v dubnu 1953. V roce 1962 získali Francis Crick, James Watson a Maurice Wilkins za tyto objevy týkající se molekulární struktury nukleových kyselin Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství.

Po odhalení struktury DNA se Francis Crick vrhl do řešení další obrovské záhady: jak se sekvence bází v DNA překládá do aminokyselinového řetězce bílkovin. V roce 1954 úspěšně dokončil doktorskou práci o rentgenové difrakci polypeptidů.

Crick stál u zrodu teoretických konceptů, které položily základy moderní molekulární biologie. Formuloval slavné centrální dogma molekulární biologie. To vysvětluje, že genetická informace proudí jednosměrně: z nukleových kyselin (DNA a RNA) do bílkovin, ale nikdy ne zpět. Jakmile se informace přenese do bílkoviny, tento krok je nevratný.

Předpověděl také existenci tzv. adaptérových molekul (dnes známých jako transferová RNA neboli tRNA), které fyzicky propojují aminokyseliny s odpovídajícími kódovými sekvencemi na nukleové kyselině. Významně přispěl k objasnění způsobu, jakým kratší sekvence nukleových kyselin kódují 20 základních aminokyselin.

V roce 1976 se Francis Crick rozhodl pro další změnu. Opustil Velkou Británii a přesídlil do prosluněné Kalifornie, kde přijal prestižní místo profesora na Salkově institutu pro biologické studie v La Jolla.

Zde se věnoval druhé velké otázce, která ho fascinovala po celý život: teoretické neurobiologii a vědeckému zkoumání lidského vědomí. Společně s kolegy, jako byl Christof Koch, se snažil posunout vědecké poznání lidské mysli a procesů vědomí.

Francis Crick se vědě věnoval doslova do posledního dechu. Když 28. července 2004 ve věku 88 let podlehl rakovině tlustého střeva, ještě na smrtelné posteli upravoval vědecký rukopis. Jeho popel byl následně rozptýlen do vod Tichého oceánu.

Zdroje: Wikipedia, Nobelprize, Science History, Britannica