Джеймс Девей Уотсон родился
6 апреля 1928 года в Чикаго (штат Иллинойс) в семье Джеймса Д. Уотсона,
бизнесмена, и Джин (Митчелл) Уотсон и был их единственным ребенком. В
Чикаго он получил начальное и среднее образование. Вскоре стало
очевидно, что Джеймс необыкновенно одаренный ребенок, и его пригласили
на радио для участия в программе «Викторины для детей». Лишь два года
проучившись в средней школе, Уотсон получил в 1943 году стипендию для
обучения в экспериментальном четырехгодичном колледже при Чикагском
университете, где проявил интерес к изучению орнитологии. Став
бакалавром естественных наук в университете Чикаго в 1947 году, он
продолжил образование в Индианском университете Блумингтона.
К этому времени Уотсон заинтересовался генетикой и начал обучение в
Индиане под руководством специалиста в этой области Германа Дж Меллера и
бактериолога Сальвадора Лурия. Уотсон написал диссертацию о влиянии
рентгеновских лучей на размножение бактериофагов (вирусов, инфицирующих
бактерии) и получил в 1950 году степень доктора философии. Субсидия
Национального исследовательского общества позволила ему продолжить
исследования бактериофагов в Копенгагенском университете в Дании. Там он
проводил изучение биохимических свойств ДНК бактериофага. Однако, как он
позднее вспоминал, эксперименты с фагом стали его тяготить, ему хотелось
узнать больше об истинной структуре молекул ДНК, о которых так увлеченно
говорили генетики. Генетика как наука возникла в 1866 году, когда Грегор
Мендель сформулировал положение, что «элементы», названные позднее
генами, определяют наследование физических свойств. Спустя три года
швейцарский биохимик Фридрих Мишер открыл нуклеиновую кислоту и показал,
что она содержится в ядре клетки. На пороге нового века ученые
обнаружили, что гены располагаются в хромосомах, структурных элементах
ядра клетки. В первой половине XX века биохимики определили химическую
природу нуклеиновых кислот, а в сороковых годах исследователи
обнаружили, что гены образованы одной из этих кислот, ДНК. Было
доказано, что гены, или ДНК, управляют биосинтезом (или образованием)
клеточных белков, названных ферментами, и таким образом контролируют
биохимические процессы в клетке.
К 1944 году американский биолог Освальд Авери, работая в Рокфеллеровском
институте медицинских исследований, представил доказательства, что гены
состоят из ДНК. Эта гипотеза была подтверждена в 1952 году Альфредом
Херши и Мартой Чейз. Хотя было ясно, что ДНК контролирует основные
биохимические процессы, происходящие в клетке, но ни структура, ни
функция молекулы не были известны.
Весной 1951 года, во время пребывания на симпозиуме в Неаполе, Уотсон
встретил Мориса Г.Ф. Уилкинса, английского исследователя. Уилкинс и
Розалин Франклин, его коллега по Королевскому колледжу Кембриджского
университета, провели рентгеноструктурный анализ молекул ДНК и показали,
что они представляют собой двойную спираль, напоминающую винтовую
лестницу. Полученные ими данные привели Уотсон к мысли исследовать
химическую структуру нуклеиновых кислот. Национальное общество по
изучению детского паралича выделило субсидию.
В октябре 1951 года ученый отправился в Кавендишскую лабораторию
Кембриджского университета для исследования пространственной структуры
белков совместно с Джоном К. Кендрю. Там он познакомился с Фрэнсисом
Криком, физиком, интересовавшимся биологией и писавшим в то время
докторскую диссертацию.
Впоследствии у них установились тесные творческие контакты. Начиная с
1952 года, основываясь на ранних исследованиях Чаргаффа, Уилкинса и
Франклин, Крик и Уотсон решили попытаться определить химическую
структуру ДНК. Им было известно, что существует два типа нуклеиновых
кислот - ДНК и рибонуклеиновая кислота (РНК), каждая из которых состоит
из моносахарида группы пентоз, фосфата и четырех азотистых оснований:
аденина, тимина (в РНК - урацила), гуанина и цитозина. В течение
последующих восьми месяцев Уотсон и Крик обобщили полученные результаты
с уже имевшимися, сделав сообщение о структуре ДНК в феврале 1953 году.
Месяцем позже они создали трехмерную модель молекулы ДНК, сделанную из
шариков, кусочков картона и проволоки.
Согласно модели Крика-Уотсона, ДНК представляет двойную спираль,
состоящую из двух цепей дезоксирибозофосфата, соединенных парами
оснований аналогично ступенькам лестницы. Посредством водородных связей
аденин соединяется с тимином, а гуанин - с цитозином. С помощью этой
модели можно было проследить репликацию самой молекулы ДНК. Модель
позволила другим исследователям отчетливо представить репликацию ДНК.
Две цепи молекулы разделяются в местах водородных связей наподобие
открытия застежки-«молнии», после чего на каждой половине прежней
молекулы ДНК происходит синтез новой. Последовательность оснований
действует как матрица, или образец, для новой молекулы.
В 1953 году Крик и Уотсон завершили создание модели ДНК. Это позволило
им вместе с Уилкинсом через девять лет разделить Нобелевскую премию 1962
года по физиологии и медицине «за открытия, касающиеся молекулярной
структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в
живых системах».
А. В. Энгстрём из Каролинского института сказал на церемонии вручения
премии: «Открытие пространственной молекулярной структуры ДНК является
крайне важным, т к. намечает возможности для понимания в мельчайших
деталях общих и индивидуальных особенностей всего живого». Энгстрём
отметил, что «расшифровка двойной спиральной структуры
дезоксирибонуклеиновой кислоты со специфическим парным соединением
азотистых оснований открывает фантастические возможности для
разгадывания деталей контроля и передачи генетической информации». После
опубликования описания модели в английском журнале «Нейче» в апреле 1953
года тандем Крика и Уотсона распался.
Через год с небольшим Уотсон был назначен старшим научным сотрудником
кафедры биологии Калифорнийского технологического института в Пасадене
(штат Калифорния). В 1955 году, когда он работал ассистентом профессора
биологии в Гарвардском университете Кембриджа (штат Массачусетс), судьба
вновь свела его с Криком, с которым он проводил совместные исследования
до 1956 года. В 1958 году Уотсон был назначен адъюнкт-профессором, а в
1961 году - полным профессором. В 1965 году Уотсон написал книгу
«Молекулярная биология гена», ставшую одним из наиболее известных и
популярных учебников по молекулярной биологии. С 1968 году Уотсон -
директор лаборатории молекулярной биологии в Колд-Спринг-Харборе
(Лонг-Исланд). Отказавшись от должности в Гарварде в 1976 году, он
посвятил себя руководству исследованиями в лаборатории
Колд-Спринг-Харбор. Значительное место в его работе заняли нейробиология
и изучение роли вирусов и ДНК в развитии рака.
В 1968 году Уотсон женился на Элизабет Леви, ранее работавшей
ассистентом в лаборатории. У них родились два сына; семья живет в
построенном в XIX веке доме на территории университетского городка. |