وقد تم في كثير من الأحيان تلفيق اكتشاف الهيلكس المزدوج للحمض النووي في عام 1953 على أنه سباق يفوز بنظرة نظرية وبناء نموذجي، ومع ذلك فإن هذا الإنجاز التاريخي في البيولوجيا يعتمد اعتمادا كبيرا على بيانات تجريبية دقيقة، وفي مركز تلك الأدلة، كانت روزليند فرانكلين، وهو كيميائي بدني كان سيده ببلورة الأشعة السينية يوفر أفضل صور لم يُعدّها كنموذج مكمل فقط جهود وات واتسون.

The Making of a Crystallographer: Franklin’s Scientific Foundation

(روزاليند إيلسي فرانكلين) ولدت في لندن عام 1920 في عائلة بريطانية راسخة، وقد أظهرت استعداداً مبكراً للعلم والرياضيات، وضمت مكاناً في كلية نيوهام، كامبريدج، حيث درست الكيمياء والفيزياء، وبعد أن تخرجت في عام 1941، بدأت في إجراء بحوث دكتوراهية مع رونالد نوريش، وهو خلل من الكربون في المستقبل.

(فرانكلين) لم يكمل الدكتوراه في باريس في مختبر الخدمات المركزيه لـ (شيميكي) تحت (جاك مينج)

التحدي التقني: إبطال مفعول الحمض النووي

فدراسة الحمض النووي في أوائل الخمسينات تمثل تحديا تقنيا عميقا، وخلافا للبروتينات مثل الهيموغلوبين، لا يمكن بسهولة بلورة الحمض النووي بثلاثة أبعاد من أجل التوصل إلى حل ذروي مفصل، بل كان على الباحثين أن يعتمدوا على انتشار الألياف، وهذا الأسلوب ينطوي على سحب ألياف رقيقة ومتناسقة من الجزيئات، التي تتصرف كبلورة ذات أبعاد واحدة، وعندما تكون صور الأشعة السينية موجهة إلى هذه الألياف.

من باريس إلى كلية الملك: بداية مضمونية

(فرانكلين) تم تعيينه ليقود مشروع نشر الحمض النووي في كلية الملك لكن سوء الاتصال عند وصولها خلق توتراً دائماً

The Mastery of Hydration: A-Form and B-Form DNA

وقد أعطتها نظرة فرانكلين على الكيمياء الجسدية للألياف ميزة مميزة، وسلمت بأن الحمض النووي شديد الحساسية للرطوبة، وعندما ظل الألياف جافة (الرطوبة المنخفضة)، فإن جزيئات الحمض النووي المكبوتة مكتظة بشكل دقيق في شكل بلوري معروف باسم " ألف " ، وعندما كانت الألياف تُفسَّر بدرجة عالية (الرطبة)، وكان نمط الحمض النووي الممتد، والمتميزات الفردية

الأدلة: الصورة 51 والتوقيع هيليكس

في أيار/مايو 1952، عملت مع طالبتها المتخرجة ريموند غوسلنغ، أنتج فرانكلين صورة رائعة، استغرقت 66 ساعة من التعرض للكشف عن الارتباك الفاخر للأشعة السينية من الحمض النووي المزيف B-form، وكانت الصورة الناتجة، التي تم شفاؤها على أنها نمط من الألياف الأشعة السينية رقم 51، تظهر نمطاً حاداً من البقع على شكل X، ولم يكن ترتيباً عشوائياً للمسألة، بل كان التوقيع المميز.

وقد وصفت الفيزياء التي خلف هذا الطراز السيني مؤخرا نظريا، وعندما تكرر الأشعة السينية للهيليكس، تنعكس هذه التأملات على سلسلة من الخطوط الأفقية (خطوط الطوابق) التي تعبر مركز النمط، وتتبع كثافة البقع على هذه الخطوط نمطا للموجات لامعا، مما يخلق الملامح المميزة، وزاوية الصليب، وخط التأمل الهيكلي في كل الخطوط، ومتوسط.

الحسابات من نمط التحلل

وقد تبين من تحليل شركة فرانكلين للصور 51 أن المسافات بين خطوط الطبقة الواحدة هي 34 من الأنسبترا، وقد قيست المسافة بين الأزواج المتتالية على طول محور الألياف على أنها 3.4 من النسيجات، ومن خلال مقارنة الحجم الجزئي ومحتوى المياه للفيياف، حسبت أن هناك 10 أزواج من النسيجات في كل مكان، علاوة على ذلك.

نشر البيانات دون موافقة

في أوائل عام 1953، كان (جيمس واتسون) و(فرانسيس كريك) في جامعة (كامبريدج) يعملان أيضاً على نموذج للحمض النووي، وكان لديهم إمكانية الوصول إلى البيانات غير المنشورة من كلية الملك من خلال تقرير مجلس البحوث الطبية، لكنّه كان حديث محدد بين (واتسون) و(ويلكينز)

ترجمة بيانات الشدة إلى نموذج هيليكس المزدوج

وكان أثر بيانات فرانكلين على النموذج النهائي لواتسون - كريك مباشرا وقابلا للقياس، وقبل أن يرى واتسون وكرك أدلة فرانكلين، كانا قد أعدا نموذجا أوليا وضع فيه الكاسبون الخافتة للسكر داخل الجزيئات، وكانت القواعد التي أشير إليها خارجها، وكان هذا النموذج غير سليم هيكليا وغير منطقي، وقد تناقضت بيانات فرانكلين صراحة مع هذا الترتيب.

The Anti-Parallel Backbone and Base Pairing

تحليل فرانكلين لبلورات الشفرات يشير إلى عدم تماثل مع ترتيب مضاد للبارل من السلاسل المتعددة النواة، وهذا يعني أن سلسلة واحدة تركض في اتجاه 5 إلى 3 بينما يركض الآخر 3 إلى 5، وهذا يشكل عقبة خطيرة أمام النموذج، واتسون وكر يمكن أن يستخدما هذا الفارق لتحديد كيف يتفاعل الجزأين الخارجيان معاً.

إن الركيزة التي تقترن بها هي: الأزواج المحددة من الأدنين مع الغنم والغوانين مع النسيان - غير المكتشفة مباشرة من صور فرانكلين، وهذا الجزء من اللغز يأتي من قواعد شارغاف والكيمياء النظرية، غير أن بيانات فرانكلين توفر المرحلة الهيكلية التي يمكن أن يعمل عليها هذا الأزواج، كما أن قياساتها من المقياس الفوقي (الطريقة التقريبية)

The Validation Provided by Franklin’s Own Reports

في شباط 1953، كتبت فرانكلين نفسها مشروع ورقة مفصّل يوجز نتائجها على هيكل الشكل، وخلصت بالفعل إلى أن الـ "بي-فورم" كانت خوذة من العمود الفقري في الخارج، و بياناتها غير المنشورة تم استعراضها من قبل "كريك" الذي قام بتأكيد أرقامها كتحقيق تجريبي لعمله النظري على "التهاب الكبدي"

الإرث، الجدل، والاعتراف بـ

وتوفيت روزاليند فرانكلين في عام ١٩٥٨ بسبب سرطان المبيض في سن ٣٧ سنة ١٩٦٢، وصدرت جائزة نوبل في علم الفيزياء أو الطب لجيمس واتسون، وفرانسيس كريك، وموريس ويلكينز، فيما يتعلق باكتشافاتهم المتعلقة بالهيكل الجزيئي للأحماض النواة وأهميتها لنقل المعلومات في المواد الحية. ولم تقدم لجنة نوبل جوائز بعد الوفاة، ولم تعترف في وقت لاحق.

تصحيح السجل التاريخي

"كان يُقال لقصة الحمض النووي بشكل أساسي من خلال عدسة بنّاء النموذج" "لم يكن ذلك إلا في أواخر الستينات" "مع نشر مذكرات "واتسون

ما بعد الحمض النووي: وظيفة علمية كاملة

ومن السهل التركيز على خلاف الحمض النووي فقط، ولكن المسار العلمي لفرانكلين كان واسعا ومؤثرا إلى أبعد من ذلك الهيكل الوحيد، وبعد أن تركت كلية الملك لندن، انتقلت إلى كلية بيرك كي تعمل تحت جون ديزموند برنال، حيث أنشأت مجموعة بارزة تدرس فيروس الموزوم التبغ، واستخدمت أشعة شللية لإظهار أن المادة الوراثية للفيروس كانت مقطعاً واحداً من الوصلات.

The Modern View: A Symbol of Scientific Integrity

واليوم، يحتفل بروزاليند فرانكلين كرمز للخطابات العلمية والتحديات التي تواجهها المرأة في العلوم، ويُعتبر " مشكلة روساليند فرانكلين " - وهي فترة منتظمة من مساهمات المرأة في العلوم، موضوعاً موحداً للمناقشة في تاريخ البيولوجيا، وتذكرها ليس مجرد درس في علم الأحياء الجزيئية، بل درساً غير مرئي في أخلاقيات البحوث وفي سياسة الائتمان.

وفي نهاية المطاف، كان اكتشاف الهيلكس المزدوج للحمض النووي إنجازا جماعيا من أعلى نظام، واتسون وكرك قدموا التفسير التركيبي، ووفر ويلكينز سياقا تجريبيا أوسع، ووفر شارغاف القواعد الكيميائية، ولكن روزاليند فرانكلين الذي قدم الأساس التجريبي الذي لا يمكن تخطيه، وتحولت بلوريتها الأشعة السينية إلى نموذج مضارب في الواقع الهيكلي المثبت، دون أن تكون صورتها.

المراجع الرئيسية والقراءة الإضافية

أسئلة متكررة بشأن مساهمة فرانكلين

هل (روزاليند فرانكلين) تعلم أن صورتها قد عرضت على (واتسون) و (كريك)؟

تشير الأدلة إلى أن (فرانكلين) لم تكن تعرف وقت عرض (ويلكينز) على (فيوتو 51) لـ(واتسون) على الأرجح أنها تعلمت مدى الإفصاح الكامل بعد الحقيقة

لماذا لم يحل فرانكلين الهيكل نفسه؟

وقالت إن نهج فرانكلين نهج منهجي وحذر، وإنها تركز على استخراج كل جزء من المعلومات الهيكلية من البيانات ذات الشكل ألف والبيانات باء قبل الالتزام بنموذج محدد، كما أنها حذرة من القفز إلى الاستنتاجات، بعد أن رأت أن بناء النماذج المفرطة الطموح يؤدي إلى هياكل زائفة، وإن منهجيتها الدقيقة والحادية للبيانات هي قوة في الكيمياء ولكنها تشكل عائقا في السباق التنافسي السريع للهيكل البيولوجي للحمض النووي.

ما أهمية الشايب الاكس في الصورة 51؟

إن الشظايا الاكسية هي توقيع الهيليكس، وهي مكوّنة من ترتيب البقع الموزعة على الفيلم، وكثافة هذه البقع وموقعها، على طول ذراعي الاكس، والسماح للعلماء بحساب الملعب، والمقاس، وعدد وحدات إعادة التكرار في كل منعطف الهيليكس، وفي الصورة 51، كان هذا الرمز الاكس واضحا بشكل استثنائي، ولم يكن هناك شك في أن الحمض النووي Blic.

كيف تغير إرث فرانكلين بمرور الوقت؟

وقد أعيد تقييم دور فرانكلين بصورة واسعة منذ السبعينات، وهو دور مهمش في البداية في القصة العامة للحمض النووي، وهي تعتبر الآن على نطاق واسع أحد أهم التجارب في تاريخ البيولوجيا الجزيئية، وكثيرا ما ترد قصتها في المناقشات المتعلقة بالتحيز الجنساني في العلوم والديناميات المعقدة للتعاون العلمي، أما اسم روساليند فرانكلين فيحمل الآن بواسطة برامج بحثية، ومخططات فضائية (الروساليند).