Essay: Brief an einen jungen Wissenschaftler

Ich kam im Herbst 1951 in Cambridge an und spürte eine majestätische Lage und einen intellektuellen Stil, der nirgendwo auf der Welt seinesgleichen sucht. Die große Universität der Stadt, die fast 900 Jahre englische Geschichte widerspiegelt, liegt am Ufer des Flusses Cam, dessen bescheidenes Wasser nach Nordosten durch East Anglia zur Marktstadt Ely fließt. Elys gewaltige Kathedrale aus dem 12. Jahrhundert thronte lange Zeit über den riesigen flachen Mooren, die sich von Cambridge in den immer noch 40 Meilen langen Fluss bis zum seichten Wasser des Wash mündeten, der Mündung, über die noch zweimal täglich die Gezeiten der Nordsee brausen. Es war die Entwässerung der Moore über viele Jahrhunderte, die die reichen landwirtschaftlichen Felder und den Reichtum der großen Gutsbesitzer von East Anglia schuf. Ihre Wohltaten trugen im Gegenzug dazu bei, entlang der Rückseite des Cam die vielen eleganten Studentenwohnheime, Speisesäle und Kapellen zu schaffen, die Cambridge bereits vor vielen Jahrhunderten als Marktstadt von außergewöhnlicher Anmut und Schönheit auszeichneten.

Das Ergebnis: James Watson mit seinen DNA-Modellen.

Für den größten Teil ihrer Geschichte war die Cambridge University stark dezentralisiert, wobei der Unterricht ausschließlich von den Residential Colleges durchgeführt wurde, unter denen Trinity lange Zeit die großartigste war, da sie die unvergleichliche Schirmherrschaft von Heinrich VIII. genossen hatte. In einem Zimmer abseits des großen Hofes hatte der junge Newton gelebt, dessen größte Wissenschaft in seinen Zwanzigern und Dreißigern war, bevor er nach London ging, um Münzmeister zu werden.

Diese Geschichte war Teil unserer Ausgabe vom September 2007

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Bis Mitte des 18. Jahrhunderts bestand die Hauptaufgabe der Colleges darin, Geistliche für die Church of England auszubilden, eine Mission, die von Fellows (Dons) durchgeführt wurde, die selbst während des College-Lebens unverheiratet bleiben mussten. Erst im 19. Jahrhundert wurde die Wissenschaft zu einem wichtigen Bestandteil der Cambridge-Lehrszene. Charles Darwins ernsthafte Begeisterung für Naturgeschichte und Geologie kam von seiner Begegnung mit diesen Disziplinen in den frühen 1830er Jahren am Christ's College. Im Laufe des nächsten halben Jahrhunderts verlagerte sich die Verantwortung für die Lehre zunehmend von den Hochschulen auf neu geschaffene wissenschaftliche Abteilungen unter universitärer Kontrolle. Im Jahr 1871 spendete der Herzog von Devonshire, Henry Cavendish, Gelder für die Gründung des Cavendish Laboratory und die Ernennung des ersten Cavendish-Professors: James Clerk Maxwell, dessen gleichnamige Gleichungen erstmals die Dynamik von Elektrizität und Magnetismus vereinten. Nach Maxwells frühem Tod im Alter von 49 Jahren im Jahr 1879 wurde der 29-jährige John William Strutt (Lord Rayleigh), der für seine Ideen zur Optik berühmt war, der zweite Cavendish-Professor für Physik. 1904 erhielt er den Nobelpreis, ebenso wie die nächsten vier Nachfolger des Lehrstuhls: J. J. Thomson (1906), Ernest Rutherford (1908), William Lawrence Bragg (1915) und Nevill Mott (1977).

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts ragte Cambridge als eines der weltweit führenden Wissenschaftszentren heraus, das mit den besten deutschen Universitäten gleichrangig ist – Heidelberg, Göttingen, Berlin und München. In den nächsten 50 Jahren würde Cambridge in dieser verdünnten Liga bleiben, aber Deutschland würde von den Vereinigten Staaten abgelöst werden, stark gestärkt durch die Aufnahme vieler der besseren jüdischen Wissenschaftler, die gezwungen waren, Hitler zu fliehen. England profitierte in ähnlicher Weise von der Ankunft einiger außergewöhnlicher jüdischer Intellektueller. Hätte Max Perutz nicht den Verstand gehabt, 1936 als junger Chemiker Österreich zu verlassen, hätte es keinen Grund gegeben, jetzt ans Camufer zu ziehen.

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Obwohl der Sieg im großen Kampf gegen Hitler England finanziell ausgelaugt hatte, freuten sich die Intellektuellen des Landes, zu wissen, dass der Sieg zu einem großen Teil von ihnen selbst gemacht worden war. Ohne die Physiker, die britische Flieger während der Luftschlacht um England mit Radar versorgten, oder die Enigma-Codeknacker von Bletchley Park, die erfolgreich die deutschen U-Boote lokalisierten, die die Atlantikkonvois der Alliierten angriffen, wäre es vielleicht ganz anders gekommen.

Durch den Krieg ermutigt, expansiv zu denken, betrieb die damals winzige Abteilung des Medical Research Council (MRC) für das Studium der Struktur biologischer Systeme Anfang der 1950er Jahre Wissenschaft, die die meisten Chemiker und Biologen ihrer Zeit voraus dachten. Die Verwendung von Röntgenkristallographie zur Bestimmung der 3-D-Struktur von Proteinen war wahrscheinlich um Größenordnungen schwieriger als die Auflösung der Strukturen kleiner Moleküle wie Penicillin. Proteine ​​waren entmutigende Ziele, nicht nur wegen ihrer Größe und Unregelmäßigkeit, sondern weil die Sequenz der Aminosäuren entlang ihrer Polypeptidketten noch unbekannt war. Dieses Hindernis dürfte jedoch bald überwunden sein. Der Biochemiker Fred Sanger, der im MRC-Labor weniger als eine halbe Meile von Max Perutz und John Kendrew entfernt arbeitete, war weit auf dem Weg, die Aminosäuresequenzen der beiden Insulinpolypeptide zu bestimmen. Andere, die seinen Schritten folgten, würden bald die Aminosäuresequenzen vieler anderer Proteine ​​​​ausarbeiten.

Es wurde dann angenommen, dass Polypeptidketten innerhalb von Proteinen eine Mischung aus regelmäßig gefalteten helikalen und bandförmigen Abschnitten haben, die mit unregelmäßig angeordneten Aminosäureblöcken vermischt sind. Weniger als ein Jahr vor meiner Ankunft in England war die Natur der mutmaßlichen helikalen Falten immer noch nicht geklärt, und das Cambridge-Trio Perutz, Kendrew und Sir Lawrence Bragg hoffte, seinen Weg durch den Bau von Tinkertoy-ähnlichen 3D-Modellen zu finden von helixförmig gefalteten Polypeptidketten. Leider erhielten sie den schlechten Rat eines lokalen Chemikers bezüglich der Konformation der Peptidbindung und veröffentlichten Ende 1950 eine Arbeit, die sich bald als falsch herausstellte. Innerhalb weniger Monate wurden sie von Linus Pauling von Caltech in den Schatten gestellt, der damals weithin als der beste Chemiker der Welt galt. Durch Strukturstudien an Dipeptiden schloss Pauling, dass Peptidbindungen streng planare Konfigurationen haben, und im April 1951 enthüllte er mit großem Getöse die stereochemisch ansprechende Alpha-Helix. Obwohl Cambridge für einen Moment fassungslos war, reagierte Max Perutz schnell mit einer cleveren kristallographischen Erkenntnis, um zu zeigen, dass das chemisch synthetisierte Polybenzylglutamat die alpha-helikale Konformation einnahm. Auch hier könnte sich die Cavendish-Gruppe als einer der Hauptakteure in der Proteinkristallographie sehen.

Der dort ansässige Theoretiker der Einheit war zu diesem Zeitpunkt der Physiker Francis Crick, der mit 35 Jahren zwei Jahre jünger war als Max Perutz und ein Jahr älter als John Kendrew. Francis stammte aus der Mittelschicht, einem Nonkonformisten aus den Midlands, obwohl die lange blühende Schuhfabrik seines Vaters in Northampton während der Weltwirtschaftskrise der 1930er Jahre scheiterte. Nur mit Hilfe eines Stipendiums der Northampton Grammar School wechselte Francis an die Mill Hill School im Norden Londons, wohin sein Vater und sein Onkel gegangen waren. Dort mochte er Naturwissenschaften, schaffte es aber nie, die für Oxford oder Cambridge erforderlichen Noten herauszuholen. Stattdessen studierte er Physik am University College London und promovierte anschließend, finanziert von seinem Onkel Arthur, der sich nach Mill Hill dafür entschieden hatte, eine Antazida-Apotheke zu eröffnen, anstatt in das Schuhgeschäft der Familie einzutreten.

Anders als Max und John, die als Chemiker in die Wissenschaft kamen und nun promovierten, hatte Francis seine Promotion noch nicht abgeschlossen. Er hatte nur zwei Jahre lang als Doktorand geforscht und einen Preis für seine Versuchsapparatur zur Untersuchung der Viskosität von Wasser unter hohem Druck und hoher Temperatur gewonnen, als ihn der Ausbruch des Krieges in die Admiralität versetzte. Er trat der hochkarätigen Gruppe bei, die Abwehrmaßnahmen gegen deutsche Magnetminen erfinden sollte, und 1943 stellte ihm sein Chef, der in Cavendish ausgebildete Nuklearphysiker Harrie Massey, die Herausforderung, die neueste Innovation der deutschen Marine zu bekämpfen. Unter großer Geheimhaltung ließen deutsche Werften eine neue Klasse von Minenräumern (Sperrbrechern) bauen, deren Bug mit riesigen 500-Tonnen-Elektromagneten ausgestattet war, um in sicherer Entfernung liegende Magnetminen auszulösen. Crick hatte die clevere Idee, dass eine speziell konstruierte unempfindliche Mine erst dann explodieren würde, wenn ein Sperrbrecher direkt darüber hinwegfuhr. Bis Kriegsende wurden so mehr als 100 Sperrbrecher auf den Meeresgrund geschickt.

Nachdem Harrie Massey gegangen war, um die britischen Uranforschung in Berkeley zu leiten, wurde der Mathematiker Edward Collingwood aus Cambridge Francis Mentor. Er sah Francis sowohl als Freund als auch als unschätzbaren Kollegen, der ihn für Wochenenden in sein großes Haus in Northumbria, den Lilburn Tower, einlud und ihn Anfang 1945 nach Russland mitnahm, um bei der Entschlüsselung der Funktionsweise eines gerade gefangenen deutschen akustischen Torpedos zu helfen.

Nach dem Ende des Krieges mussten die neuen Chefs von Francis sein lautes, durchdringendes Gelächter oder die Abneigung gegen konventionelles Denken, die es oft inspirierte, nicht so verzeihen. Obwohl Francis Mitte 1946 offiziell zum Beamten ernannt wurde, verlor er bald das Interesse am militärischen Geheimdienst und wollte eine größere Herausforderung. Er sah in der Biologie die größte Bandbreite potenzieller Probleme, um seinen wissbegierigen Geist zu beschäftigen.

Von Francis’ Wunsch nach einem radikalen Kurswechsel erfahren, schickte ihn Harrie Massey zu dem Physiker Maurice Wilkins in das neue Biophysics Laboratory des King’s College London. Nach dem Krieg, noch in Berkeley, hatte Massey Wilkins' Leben verändert, indem er ihm eine Kopie von Erwin Schrödingers . geschenkt hatte Was ist Leben? Seine Botschaft, dass das Geheimnis des Lebens in den Genen liege, war für Maurice genauso überzeugend wie für mich, und er begann bald, in die Biophysik einzusteigen. Er würde sich J. T. Randall in St. Andrews anschließen und dann mit ihm nach London ziehen. Sofort wurden er und Francis Freunde, und Maurice bat Randall bald, Francis einen Job anzubieten. Randall überlegte es sich jedoch anders, da er Francis zu Recht als einen Geist ansah, den er nicht kontrollieren konnte. Der Medical Research Council, der sich des hohen Rufs von Francis in der Kriegszeit bewusst war, kam zu seiner Rettung und finanzierte sein Lernen, mit Zellen im Strangeways Laboratory am Stadtrand von Cambridge zu arbeiten.

Seine Aufgabe während der nächsten zwei Jahre an den Strangeways – zu beobachten, wie sich winzige Magnete durch das Zytoplasma von Zellen bewegen – brachte Francis kein Lob ein. Bestenfalls war es geschäftige Arbeit, die ihm Zeit gab, sich geeignetere Herausforderungen zu suchen. Diese kamen schließlich, als er sein MRC-Stipendium quer durch Cambridge in die Proteinkristallographie-Einheit von Max Perutz verlegte. Sein neuer Job war zwar nicht besser bezahlt, aber er würde es ihm ermöglichen, auf die Promotion hinzuarbeiten, die bis dahin eine Voraussetzung für sinnvolle wissenschaftliche Positionen war.

Als ich nach Cambridge kam, wurde Francis' Stärke zunehmend in der kristallographischen Theorie gesehen, obwohl seine frühen Streifzüge auf diesem Gebiet nicht allgemein anerkannt wurden. Auf seinem ersten Gruppenseminar im Juli 1950 mit dem Titel The Theory of Protein Crystallography kam er zu dem Schluss, dass die gegenwärtig von Perutz und Kendrew verwendeten Methoden niemals die dreidimensionale Struktur von Proteinen aufzeigen könnten – eine zugegebenermaßen unpolitische Behauptung, die Sir Lawrence Bragg Crick einen Bootsrocker zu brandmarken. Ein Jahr später kam noch viel mehr Schaden, als Bragg seine neueste Idee vorstellte und Francis ihm sagte, wie ähnlich sie einer war, die er sechs Monate zuvor bei einem Treffen vorgestellt hatte. Nach der ärgerlichen Implikation, ein Ideenfresser zu sein, rief Sir Lawrence Francis in sein Büro, um ihm zu sagen, dass er nach Abschluss seiner Doktorarbeit keine Zukunft beim Cavendish haben würde. Zum Glück für mich und noch mehr für Francis war es unwahrscheinlich, dass Cambridge ihm den Abschluss für weitere 18 bis 24 Monate verleihen würde.

Inzwischen aß ich fast täglich mit Francis im nahegelegenen Pub Eagle zu Mittag, das während des Krieges von amerikanischen Fliegern bevorzugt wurde, die von nahe gelegenen Flugplätzen flogen. Bald würden wir von Schreibtischen neben unseren Laborbänken zu einem großen eigenen Büro neben den verbundenen kleineren Räumen, die Max und John nutzten, aufgerüstet. Dort würde das immer unbändige Lachen von Francis die Arbeitsgewohnheiten anderer Einheitsmitglieder weniger stören. Bei unserem ersten Treffen hatte Francis von seinem hochgeschätzten Freund Maurice Wilkins gesprochen, der wie er eine Kriegsehe geschlossen hatte, die bald mit Frieden zerfiel. Weil er neugierig war, ob Maurices Kristallographie irgendwelche neuen, vielleicht schärferen Röntgenbilder von DNA erzeugt hatte, lud Francis ihn zu einem Sonntagsessen ins Green Door ein, die winzige Wohnung über einem Tabakladen in der Thompson Lane gegenüber von St. Johns College. Früher von Max Perutz und seiner Frau Gisela bewohnt, war es seit ihrer Heirat zwei Jahre zuvor im August 1949 das Zuhause von Francis und seiner zweiten Frau Odile.

Bei diesem Essen erfuhren wir von einer unerwarteten Komplikation bei Maurices Streben nach DNA. Während seines ausgedehnten Winteraufenthalts in den Vereinigten Staaten hatte sein Chef, Professor J. T. Randall, die in Cambridge ausgebildete Physikochemikerin Rosalind Franklin für die DNA-Arbeit des Königs rekrutiert. In den vergangenen vier Jahren hatte sie in Paris mit Röntgenstrahlen die Eigenschaften von Kohlenstoff untersucht. Rosalind verstand aus Randalls Beschreibung ihrer Verantwortung, dass die Röntgenanalyse der DNA allein in ihrer Verantwortung lag. Dies blockierte effektiv Maurices weitere Röntgenuntersuchung seiner kristallinen DNA. Obwohl er keine formale Ausbildung zum Kristallographen hatte, beherrschte Maurice bereits viele Verfahren und hatte viel zu bieten. Aber Rosalind wollte keinen Kollaborateur; alles, was sie von Maurice wollte, war die Hilfe seines Forschungsstudenten Raymond Gosling. Jetzt, obwohl er zwei Monate in der Kälte draußen war, konnte Maurice nicht aufhören, über DNA nachzudenken. Er glaubte, dass sein früheres Röntgenmuster nicht von einzelnen Polynukleotidketten herrührte, sondern von helikalen Anordnungen von entweder zwei oder drei ineinander verschlungenen Ketten, die auf eine noch zu bestimmende Weise miteinander verbunden waren. Da der DNA-Ball leider nicht mehr unter seiner Kontrolle ist, schlug Maurice vor, dass wir, wenn Francis und ich mehr erfahren wollten, in einem Monat, am 21. November, zu King's gehen sollten, um Rosalinds Vortrag zu hören.

Bevor es an der Zeit war, nach London zu gehen, hatte Francis Grund, sich wegen seines Platzes im Cavendish gut zu fühlen. Er und der clevere Kristallograph Bill Cochran leiteten einfach zu verwendende mathematische Gleichungen für die Beugung von Röntgenstrahlen durch helikale Moleküle ab. Jeder von ihnen tat dies tatsächlich unabhängig innerhalb von 24 Stunden, nachdem Bragg ein Manuskript von Vladimir Vand in Glasgow gezeigt hatte, dessen Gleichungen sie sofort als nur halb fertig ansahen. Dies war eine wichtige Errungenschaft, denn Francis und Bill hatten der Welt die Gleichungen gegeben, die die Beugungsmuster von Helices nach bestimmten Dimensionen vorhersagen konnten. Im nächsten Frühjahr sollte ich sie einsetzen, um zu zeigen, dass die Proteinuntereinheiten des Tabakmosaikvirus helixförmig angeordnet sind.

Der beste Weg, um die 3-D-Struktur der DNA aufzudecken, war möglicherweise der Aufbau molekularer Modelle unter Verwendung der Cochran- und Cricks-Gleichungen. Bis vor einem Jahr hatte dieser Ansatz keinen Sinn gemacht, da die Natur der kovalenten Bindungen, die Nukleotide in DNA-Ketten miteinander verbinden, unbekannt war. Aber nach der Arbeit von Alex Todds nahegelegener Forschungsgruppe im Chemical Laboratory in Cambridge war klar, dass die Nukleotide der DNA durch 3’-5’-Phosphodiester-Bindungen zusammengehalten werden. Der Fokus auf den Modellbau war eine Möglichkeit, sich von der alternativen Herangehensweise abzuheben, die sich auf Details von Röntgenaufnahmen konzentrierte, die am King’s College in London verfolgt wurde.

Am Tag der Vorlesung konnte Francis nicht nach London fahren, und ich ging allein, ohne den Unterschied zwischen den kristallographischen Begriffen asymmetrische Einheit und Elementarzelle zu kennen. Infolgedessen berichtete ich Francis am nächsten Morgen fälschlicherweise, dass Rosalinds DNA-Fasern sehr wenig Wasser enthielten. Mein Fehler kam erst eine Woche später ans Licht, als Rosalind und Maurice aus London kamen, um sich ein Drei-Ketten-Modell anzuschauen, das wir hastig konstruiert hatten. Es hatte das Zucker-Phosphat-Rückgrat der DNA in der Mitte, wobei die Basen nach außen zeigten. Als Rosalind es sah, bemängelte sie sofort seine Konzeption und sagte, die Phosphatgruppen befänden sich auf der Außenseite, nicht auf der Innenseite des Moleküls. Darüber hinaus hatten wir vorgeschlagen, dass die DNA praktisch trocken ist, während sie tatsächlich stark hydratisiert ist. Und wir hatten den unverkennbaren Eindruck, dass die Gruppe des Königs das Streben nach der DNA-Struktur als ihr Eigentum betrachtete und nicht als eines, das sie mit ihrer MRC-Kollegen in Cambridge teilen sollten. Allzu bald erfuhren wir, dass Sir Lawrence Bragg derselben Meinung war, als er uns sagte, alle nachfolgenden Aktivitäten zum Bau von DNA-Modellen zu unterlassen. Bragg war nicht allein durch die Notwendigkeit motiviert, mit einer anderen MRC-unterstützten Gruppe gute Beziehungen zu pflegen. Er wollte, dass Francis sich für seine Doktorarbeit ausschließlich auf die Forschung konzentriert und damit fertig ist.

Dieses Debakel wäre jedoch nicht aufgetreten, wenn Francis und ich angefangen hätten zu denken, wir wären Chemiker. Auch ohne die Röntgenbilder des Königs gab es Hinweise in der chemischen Literatur, die uns hätten veranlassen sollen, eine Doppelhelix als Grundstruktur der DNA vorzuschlagen. Wir hätten uns von Anfang an auf Modelle beschränken sollen, bei denen extern gelegene Zucker-Phosphat-Rückgrate durch Wasserstoffbrücken zwischen zentral gelegenen Basen zusammengehalten wurden. Starke physikalisch-chemische Beweise für so zusammengehaltene Basen waren aus den Nachkriegsexperimenten von John Gulland gekommen. 1946 zeigte sein Labor in Nottingham, dass in nativen DNA-Molekülen die Basen so angeordnet sind, dass sie den Austausch von Wasserstoffatomen verhindern. Diese Daten legten eine weit verbreitete Wasserstoffbrückenbindung zwischen DNA-Basen nahe. Diese Erkenntnis war weit verbreitet und wurde von der Cambridge University Press im SEB-Symposiumsband von 1947 über Nukleinsäuren veröffentlicht.

Angesichts des Vorkriegsvorschlags von Linus Pauling und Max Delbrück, dass das Kopieren genetischer Moleküle Strukturen mit komplementärer Form beinhalten würde, hätten Francis und ich uns vernünftigerweise eher auf Zweiketten- als auf Dreikettenmodelle konzentrieren sollen. In einem Zweikettenmodell würde jede DNA-Base ausschließlich eine Wasserstoffbrücke mit einem Molekül mit komplementärer Form bilden. Tatsächlich wurden auch bereits experimentelle Daten veröffentlicht, die auf diese Schlussfolgerung hindeuteten, die meisten stammten aus dem Labor des österreichischen Chemikers Erwin Chargaff in New York. Ohne die Bedeutung seiner Entdeckung zu verstehen, berichtete Chargaff, dass die Mengen des Purin-Adenins in der DNA ungefähr gleich den Mengen des Pyrimidin-Thymins waren. Ebenso war die Menge des zweiten Purins, Guanin, ähnlich der Menge des zweiten Pyrimidins, Cytosin.

Die genaue Form solcher Basenpaare würde davon abhängen, wo sich die für Wasserstoffbrückenbindungen verfügbaren Atome auf jeder Base befinden. Im Jahr 1951 wussten nur wenige Chemiker genug Quantenmechanik, um solche Schlussfolgerungen zu ziehen. In diesem Herbst hätten wir uns also bei den mehreren britischen Chemikern, die auf diesem esoterischen Gebiet ausgebildet wurden, um Rat fragen sollen. Rückblickend hätte das Labor von Alex Todd nach der Bestimmung der kovalenten Bindungen in der DNA dazu übergehen sollen, zu bestimmen, wie das Molekül in drei Dimensionen aussieht. Aber damals dachten selbst die besten organischen Chemiker, dass solche Probleme besser den Röntgenkristallographen überlassen würden. Die meisten Röntgenbeugungsexperten wiederum waren der Meinung, dass die Zeit noch nicht gekommen sei, um biologische Makromoleküle in Angriff zu nehmen. In gewisser Weise war das Feld also weit offen.

Selbst nachdem er die Alpha-Helix gefunden hatte, blieb Linus Pauling nur mäßig aufmerksam auf die DNA und glaubte nie ernsthaft, dass sie eine genetische Rolle spielte. Als er jedoch von Maurice Wilkins kristallinem Foto hörte, bat er darum, einen Blick darauf zu werfen, da er falsch informiert wurde, dass Maurice selbst nicht ernsthaft versuchte, die Struktur zu bestimmen. Da Maurice genau das vorhatte, antwortete er schnell, dass er mehr Zeit wolle, um sich das Foto anzusehen, bevor er es anderen zur Verfügung stellte. Unbeirrt schrieb Linus direkt an den Chef des Königs, John Randall, doch auch dieser Ansatz blieb erfolglos. Linus verlor den Geruch erst ein Jahr später bei einem Sommer-Phagentreffen außerhalb von Paris, wo er zum ersten Mal von der kürzlich in Cold Spring Harbor von Alfred Hershey und Martha Chase abgeschlossenen Arbeit erfuhr, die zeigten, dass Phagen auch aus DNA hergestellt wurden. Die Nachricht überzeugte Linus, dass er trotz seines Mangels an hochwertigen DNA-Röntgenfotos nach der DNA-Struktur suchen muss. Seine Reise zurück in die Staaten hätte eine große zufällige Gelegenheit sein können. An Bord des Transatlantikschiffs war auch Erwin Chargaff, der wie Pauling nach Europa gekommen war, um in diesem Sommer am Internationalen Biochemischen Kongress in Paris teilzunehmen. Aber anstatt etwas über die Äquivalenz von A mit T und G mit C zu erfahren, empfand Linus augenblicklich eine Abneigung gegen seinen Schiffskameraden und mied ihn auf der anderen Seite des Atlantiks.

Einen Großteil des Herbstes 1952 beschäftigte Pauling mit dem Rennen gegen Francis Crick um die Coiled-Coil-Struktur von Alpha-Keratin, doch Pauling wandte sich erst Ende November ernsthaft der DNA zu. Schon bald reizte ihn ein DNA-Modell, bei dem sich drei Zucker-Phosphat-Rückgrate umeinander winden. Er wurde wegen der berichteten hohen DNA-Dichte an drei Ketten aufgehängt. Zu keinem Zeitpunkt dachte er ernsthaft an ein zweikettiges Molekül. Damit die drei Ketten zusammenhalten, müsste die DNA ungeladen sein und Wasserstoffbrücken zwischen gegenüberliegenden Phosphatgruppen bilden. Als er bald zufrieden war, die allgemeine Struktur der Nukleinsäuren gefunden zu haben, schrieb er eine Woche vor Weihnachten an Alex Todd und fügte hinzu, dass es ihn nicht störte, dass seine Struktur keine Hinweise darauf lieferte, wie die DNA in Zellen funktioniert. Dieses Problem war für einen anderen Tag. Zu keiner Zeit berücksichtigte er Chargaffs Grundkompositionen, die mehr als ein Jahr zuvor in mehreren Zeitschriften veröffentlicht wurden. Die wesentlichen Parameter für Linus im Dezember waren Bindungswinkel und -länge, nicht die biologische Wirkung der DNA oder ihr Verhalten in Lösung. Es war sofort klar, dass die Atome seines Modells nicht so sauber zusammenpassten wie in der Alpha-Helix. Selbst seine beste Struktur war stereochemisch verwackelt, mit mehreren zentralen Phosphatsauerstoffatomen, die unangenehm nahe beieinander liegen.

Aus Angst, jemand in England könnte ihn mit einem ähnlichen Modell schlagen, reichte Linus hastig ein Manuskript zur Veröffentlichung in der Tagungsband der Nationalen Akademie . Dann schickte er triumphierend zwei Manuskriptkopien nach Cambridge – eine an Bragg, die andere an seinen Sohn Peter. Wir waren sofort in Angst versunken, bis uns klar wurde, dass Linus Wasserstoffatome der Phosphatgruppen verwendet hatte, um die drei Ketten über Wasserstoff zu verbinden. Wir wussten sofort, dass sein Modell falsch sein musste, da DNA – eine Säure – normalerweise alle ihre Wasserstoffionen in Lösung freisetzt. Also rannten Francis und ich in Cambridge herum, um zu sehen, ob die lokalen chemischen Hotshots auch Paulings Konzept völlig unglaubwürdig fanden. Von Alex Todd schnell beruhigt, dass Linus tatsächlich einen gigantischen Chemiefehler gemacht hatte, fuhr ich fast sofort nach London, um das Manuskript Maurice Wilkins und Rosalind Franklin zu zeigen, die sich darauf vorbereiteten, zu JD Bernals Gruppe am Birkbeck College zu wechseln, wo sie es nicht tun würde längere Arbeit an der DNA.

Maurice war mehr als erleichtert, als er erfuhr, dass Linus so weit von der Basis entfernt war. Rosalind hingegen ärgerte sich darüber, dass ich ihr das Manuskript zeigte, und sagte mir bissig, dass sie nichts über Helices lesen müsse. Ihrer Meinung nach war die A-Form-Struktur der kristallinen DNA mit Sicherheit nicht helixförmig. Tatsächlich hatte sie sechs Monate zuvor zu einer Gedenkfeier im Juli eingeladen, um den Tod der DNA-Helix zu feiern. Hier dachte Maurice, Rosalind habe sich arg getäuscht, und um es zu beweisen, zeigte er mir impulsiv ein Röntgenbild, das die Gruppe des Königs geheim gehalten hatte, seit Raymond Gosling es vor mehr als neun Monaten aufgenommen hatte. Dieses Bild, das von einer stärker hydratisierten B-Form-DNA-Faser stammt, zeigt eindeutig das große kreuzförmige Beugungsmuster, das von einem helikalen Molekül zu erwarten ist. Mir fiel die Kinnlade herunter, und ich eilte zurück nach Cambridge, um allen zu erzählen, was ich gelernt hatte. Ich dachte, wir sollten keinen Moment länger warten, bevor wir mit dem Bau von Modellen beginnen. Jemand musste Linus sagen, dass er bei seiner Ankunft tot war. Sir Lawrence Bragg stimmte sofort zu, und mit ihm endlich hinter uns spielten Francis und ich bald wieder mit ausgeschnittenen Formen. Zu diesem Zeitpunkt wurde mir klar, dass die Dichte der DNA nicht, wie ich ursprünglich dachte, zwei Stränge im Gegensatz zu drei ausschließt. Daher war es für mich sinnvoll, mich zunächst auf mögliche Wege zu konzentrieren, wie sich zwei DNA-Ketten umeinander drehen können.

Tatsächlich hätte sich Rosalind auch auf zweikettige DNA-Modelle konzentrieren sollen. Vor mehr als einem Jahr hatte sie ihre Röntgenbeugungsmuster an kristalliner DNA der A-Form sorgfältig gemessen und nach möglichen molekularen Symmetrien gesucht. Als sie feststellte, dass ihre Daten mit drei möglichen chemischen Weltraumgruppen kompatibel waren, ging sie nach Oxford, um sich von Dorothy Hodgkin, damals Englands führender Kristallographin, die zu Recht für die Aufklärung der Struktur von Penicillin berühmt war, beraten zu lassen. Sobald Dorothy jedoch sah, dass Rosalind Raumgruppen mit Spiegelsymmetrie in Betracht zog, spürte sie kristallographische Unerschrockenheit. Erfahrene Kristallographen würden niemals Spiegelsymmetrie für ein Molekül postulieren, das ausschließlich aus 2-Desoxy-D-Ribose besteht. Stattdessen, so Dorothy, hätte Rosalind nur die Implikationen der dritten monoklinen Raumgruppe (ein rechteckiges Prisma mit drei ungleichen Achsen) berücksichtigen sollen. Verärgert über Dorothys scharfe Herabsetzung ihres kristallographischen Scharfsinns verließ Rosalind Oxford, um nie zurückzukehren. Wenn sie stattdessen Francis um Hilfe gebeten hätte, hätte sie sofort erfahren, dass die monokline C2-Raumgruppe darauf hindeutet, dass die DNA eine Doppelhelix ist, deren Ketten in entgegengesetzte Richtungen verlaufen.

Francis erfuhr von der monoklinen Weltraumgruppe von DNA erst durch das Lesen eines nicht vertraulichen Fortschrittsberichts des Königs, der Mitte Februar an Max Perutz geschickt wurde. Bis dahin hatte ich durch einen neuen Modellbauschub festgestellt, dass sich ein Zuckerphosphat-Rückgrat mit einem Durchmesser von 20 optimalerweise alle 34 wiederholt, der Wiederholungsabstand, der in B-Form-DNA gemessen wird. Francis argumentierte nun angesichts von Rosalinds Weltraumgruppe, dass die beiden Ketten in entgegengesetzte Richtungen verlaufen müssen. Aber ich habe diese Behauptung zunächst nicht gekauft, weil ich das zugrunde liegende Argument der kristallographischen Symmetrie nicht verstanden habe. Bis ich wusste, wie die zentral gelegenen Basen miteinander verbunden sind, wollte ich mich nicht um die Richtungen des Backbones kümmern. Damals wurde mein Modellbau, mir unbekannt, durch fehlerhafte Lehrbuchbeschreibungen der Strukturen von Guanin und Thymin behindert. Unter Verwendung solcher falscher Konfigurationen war ich für einen Moment von einem Paarungsschema begeistert, das dem in Adeninkristallen ähnelt.

Dieses Schema hätte jedoch eine 17-ang-Wiederholung entlang der Helixachse ergeben, nicht die von Rosalind beobachtete 34--Zahl. Glücklicherweise brachte mich der Caltech-Strukturchemiker Jerry Donohue, der dann sein Sabbatjahr in Cambridge verbrachte, auf den richtigen Weg, indem er argumentierte, dass die Guanin- und Thymin-Wasserstoffe eine Keto- und keine der im Lehrbuch zugeschriebenen Enol-Konfigurationen aufweisen sollten. Ich brauchte nur einen Tag, um Jerrys Argumentation zu berücksichtigen, und änderte die Positionen der Wasserstoffatome auf meinen ausgeschnittenen Modellen von Thymin und Guanin. Fast sofort stellte ich fest, dass ich die A-T- und G-C-Basenpaare bildete, von denen wir heute wissen, dass sie in der DNA existieren. Als Francis an diesem Samstagmorgen eine halbe Stunde später unser Büro betrat, brauchte Francis nur wenige Minuten, um zu dem Schluss zu kommen, dass die Symmetrie der Basenpaare erforderte, dass die Ketten in entgegengesetzte Richtungen verlaufen. Rosalinds monokline Weltraumgruppe war im wahrsten Sinne des Wortes eine Vorhersage eines Modells, das von Francis und mir aus rein stereochemischen Argumenten abgeleitet wurde. Die Doppelhelix musste stimmen. Es blieb nur noch, ein Rückgratsegment aufzubauen und seine Atomkoordinaten zu messen, um zu zeigen, dass alle Bindungslängen und -winkel in unserem Modell mit denen übereinstimmen, die zuvor in kleineren Molekülen gefunden wurden. Diese Aufgabe, die Francis zum ersten Mal seit Monaten von seinem Schreibtisch wegführte, dauerte weniger als drei Tage. Die Doppelhelix war bereit, auf die Welt loszulassen.

Als er Wilkins die Nachricht überbrachte, dass wir höchstwahrscheinlich die DNA-Struktur gelöst hatten, musste sein Herz verkrampft werden. Einen Tag, nachdem wir die richtigen Koordinaten für alle Atome verifiziert hatten, traf ein Brief von ihm ein, der Francis darüber informierte, dass Rosalind nicht mehr bei King's war und Maurice im Begriff war, die Arbeit an der DNA wieder aufzunehmen. Vielleicht um den Schlag abzumildern, rief John Kendrew, nicht Francis, Maurice an, um zu berichten, dass Francis und ich eine vielversprechende neue Struktur für die DNA hatten. Als Maurice am nächsten Tag auftauchte, erkannte er sofort die elegante Einfachheit der Doppelhelices und stimmte zu, dass sie wahrscheinlich zu schön war, um nicht wahr zu sein. Da wir wussten, dass wir die DNA-Struktur ohne Kenntnis der Röntgenergebnisse von King’s nicht gefunden hätten, schlugen Francis und ich Maurice vor, seinen Namen auch auf dem Manuskript zu finden, das wir senden wollten Natur . Ohne zu zögern lehnte er ab, da er möglicherweise nicht wusste, wie er mit den gleichermaßen wichtigen Beiträgen von Rosalind Franklin und Raymond Gosling umgehen sollte. Die Ausgabe vom 25. April 1953 von Natur , enthielt neben der 900-Wörter-Beschreibung unseres Modells auch separate fortlaufende Beiträge der beiden sich bekriegenden DNA-Gruppen bei King's. Maurice sollte später schreiben, dass seine Weigerung, gemeinsam mit uns beiden zu veröffentlichen, der größte Fehler seines Lebens war.

Die Lösung der Doppelhelix war in jeder Hinsicht ein Problem der Chemie. Alex Todd erzählte mir scherzhaft, dass Francis und ich gute organische Chemiker seien, und wollte nicht zugeben, dass ein wichtiges Ziel der Chemie von Nichtchemikern gelöst wurde. In Wirklichkeit wären Francis und ich nicht die ersten gewesen, die die Struktur gesehen hätten, wenn Todds Chemikerkollegen nicht verpfuschte Arbeit geleistet hätten. Linus hatte alle Schlüssel, um die DNA-Struktur zu entschlüsseln, benutzte sie aber unerklärlicherweise im Herbst 1952 nicht. Rosalind Franklin hätte die Doppelhelix zuerst gesehen, wenn sie es für geeignet gehalten hätte, am Modellbau-Rennen teilzunehmen und besser in der Lage gewesen wäre, mit anderen zu interagieren Wissenschaftler. Hätte sie Maurice als Kollaborateur eher akzeptiert als abgelehnt, hätten die beiden die Bedeutung der monoklinen Weltraumgruppe nicht übersehen können. Dorothy Hodgkins Oxford-Niederlage Rosalinds als Kristallographin wäre im Nachhinein nicht die tödliche Wunde gewesen.

Im Gegensatz dazu waren Francis und ich noch lange nicht allein. Einen Flug nach oben war der clevere Bill Cochran, der die Bessel-Funktionen der helikalen Beugungstheorie in Francis' Arbeitsvokabular einfügte, von wo aus sie in meins kamen. Noch wichtiger war, dass Jerry Donohues spartanischer Schreibtisch nicht mehr als 12 Fuß von meinem und Francis entfernt war, als sein Quantenchemie-Know-how meinen anfänglichen Wunsch, eine Doppelhelix auf der Grundlage von Gleich-mit-ähnlichen Basenpaarungen (z. B. A-A und T-T) zu bauen, erstickte. Das Cavendish war damals ein Magnet für Geister, die von anderen mit gleicher Macht herausgefordert werden wollten. Im Gegensatz dazu war Linus Paulings Caltech ein Chemiegarten der Sterblichen, über dem ein Gott schwebte, der keine Notwendigkeit sah, die Ideen und Fakten anderer zu assimilieren. Wenn Linus im Herbst nur ein paar Tage in Caltechs Bibliotheken verbracht hätte, um die Literatur über DNA zu lesen, wäre er höchstwahrscheinlich auf die Idee der Basenpaarung gekommen und würde jetzt sowohl für die Alpha-Helix als auch für die Doppelhelix gefeiert werden.

Nahezu jeder, der in unser jetzt noch beengteres Cavendish-Büro kam, um sich das große 3D-Modell von Anfang April anzusehen, war von seinen Auswirkungen begeistert. Jeder Zweifel, ob DNA und nicht Protein das die genetische Information tragende Molekül war, verschwand plötzlich. Die komplementäre Natur der Basensequenzen an den gegenüberliegenden Ketten der Doppelhelix musste das physikalische Gegenstück zur Pauling-Delbrück-Theorie der Genkopie durch die Bildung komplementärer Zwischenstufen sein. DNA-Doppelhelices, wie sie in der Natur vorkommen, müssen einzelsträngige Matrizenketten widerspiegeln, die über Wasserstoffbrücken an ihre einzelsträngigen Produkte komplementärer Sequenz gebunden sind. Zwei der drei großen Fragen der Molekulargenetik, die DNA-Struktur, durch die genetische Informationen transportiert werden und wie sie kopiert werden, wurden so plötzlich durch die Entdeckung der Wasserstoffbrückenbindungen von Basenpaaren gelöst.

Es muss noch geklärt werden, wie die durch die Sequenz der vier Basen der DNA (Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin) vermittelte Information die Reihenfolge der Aminosäuren in den Polypeptidprodukten – dem Stoff der Proteine, die alle Lebewesen bilden – des Individuums bestimmt Gene. Da bekannt war, dass es 20 Aminosäuren und nur vier DNA-Basen gibt, müssen Gruppen von mehreren Basen verwendet werden, um eine einzelne Aminosäure zu spezifizieren oder zu kodieren. Ich dachte zunächst, dass man sich der Sprache der DNA am besten nicht durch weitere Arbeiten an der DNA-Struktur nähern würde, sondern durch Arbeiten an der 3-D-Struktur ihrer nahen chemischen Verwandten Ribonukleinsäure (RNA). Meine Entscheidung, von DNA zu RNA überzugehen, spiegelte die bereits mehrere Jahre alte Beobachtung wider, dass Polypeptid-(Protein-)Ketten nicht auf DNA-haltigen Chromosomen aufgebaut sind. Stattdessen werden sie im Zytoplasma auf kleinen RNA-haltigen Partikeln, den Ribosomen, hergestellt. Noch bevor wir die Doppelhelix fanden, postulierte ich, dass die genetische Information der DNA an RNA-Ketten mit komplementären Sequenzen weitergegeben werden muss, die wiederum als direkte Matrizen für die Polypeptidsynthese fungieren. Naiverweise glaubte ich dann, dass Aminosäuren an spezifische Hohlräume gebunden sind, die sich linear auf den Oberflächen der Ribosomen-RNA-Komponenten befinden.

Nach drei aufeinanderfolgenden Jahren des Röntgenstudiums – die ersten beiden am Caltech und das letzte zurück in der Abteilung in Cambridge, England, in der sich mir der an der Pauling und Harvard Medical School ausgebildete Alex Rich anschloss – konnte ich keine plausible 3-D-Struktur für RNA. Obwohl RNA aus vielen verschiedenen Quellen das gleiche allgemeine Röntgenbeugungsmuster erzeugte, gab die diffuse Natur des Musters keine soliden Hinweise darauf, ob die zugrunde liegende RNA-Struktur eine oder zwei Ketten enthielt. Anfang 1956 beschloss ich, meinen Fokus von Röntgenuntersuchungen an RNA auf biochemische Untersuchungen an Ribosomen zu verlagern, als ich in die USA zurückkehrte, um im Herbst in Harvard zu lehren. Ebenfalls auf der Suche nach einer handhabbareren Herausforderung war der in der Schweiz geborene Biochemiker Alfred Tissières, der damals am Molteno Institute in Cambridge den oxidativen Stoffwechsel studierte. Er hatte sich schon kurz mit Ribosomen aus Bakterien beschäftigt und mochte die Idee, dass wir im anderen Cambridge nach ihrer Funktionsweise jenseits des Atlantiks suchten.

Alfred stammte aus einer alten Walliser Familie, die lange Zeit eine Bank in Sitten besaß. Als er weniger als ein Jahr alt war, starb sein Bankier-Vater auf tragische Weise während der großen Grippeepidemie von 1918. Viel später ermöglichte Alfred eine kleine Erbschaft, den eleganten Bentley zu kaufen, den er auf dem Grundstück neben der Schule für die berühmten King's College-Jungs auf der anderen Seite der Cam parkte ' Chor. Noch stolzer als sein Auto war Alberts Wahl in den British Alpine Club im Jahr 1950. Seine gewaltigen Besteigungen der Südwand des Taschhorns und des Nordgrats der Dent Blanche führten zu einer Einladung zur Teilnahme an der Schweizer Everest-Aufklärungsexpedition 1951 . Bedauerlicherweise musste er absagen und gab seinen Forschungsbemühungen am Molteno Institute Vorrang, die 1952 zu einem Forschungsstipendium bei King's führten. Klettern blieb jedoch immer ein wesentlicher Bestandteil seiner Psyche. Im Sommer 1954 beteiligte er sich an der Erkundung des pakistanischen Rakaposhi durch den Alpenverein, einem der fast 8000 Meter hohen Gipfel des Karakorums.

Francis wartete sehnsüchtig auf die Ankunft meines Nachfolgers als Genetiker der Einheit, der in Südafrika geborenen Sydney Brenner. Wir haben uns kennengelernt, als er nach seiner medizinischen Ausbildung in Johannesburg in Oxford promovierte. Im Frühjahr 1953 war Sydney unter denen, die nach Cambridge kamen, um einen Blick auf unser großes Molekülmodell der Doppelhelix zu werfen. Noch wichtiger ist jedoch, dass er im Sommer 1954 in unser Leben trat, als Francis und ich in Woods Hole auf Cape Cod waren und über genetische Codes mit dem in Russland geborenen theoretischen Big-Bang-Physiker George Gamow sprachen. Dann lernte Sydney in Cold Spring Harbour bakterielle Genetik und kam für mehrere Tage nach Woods Hole. Gamow und Francis beeindruckten seine Schnelligkeit, ihre Ideen zu verstehen und Experimente vorzuschlagen, um sie zu testen.

Gamow, damals Professor an der George Washington University, wurde im Sommer 1953 zum ersten Mal von der Doppelhelix angezogen, als er unsere zweite las Natur Aufsatz zum Thema (Genetische Implikationen der DNA-Struktur). Anfang 1954 hatten sich einige seiner scheinbar verrückten ursprünglichen Ideen zu einer präzisen Mechanik für den genetischen Code kristallisiert, bei der überlappende Gruppen von drei Nukleotiden für aufeinanderfolgende Aminosäuren entlang der Polypeptidketten kodierten. Bei einem Besuch in Berkeley Anfang Mai 1954, wo George ein Sabbatical machte, schlug ich vor, einen 20-köpfigen Code-Seeking-Club zu gründen, ein Mitglied für jede Aminosäure. George reagierte sofort positiv und war sehr erwartungsvoll, eine Krawatte und Briefpapier für unseren RNA Tie Club zu entwerfen.

Obwohl es nie eine Versammlung aller seiner Mitglieder gab, brachten Notizen, die im RNA Tie Club zirkulierten, die Überlegungen zu genetischen Codes stark voran. Die berühmteste dieser Notizen von Francis würde im Laufe der Zeit unsere Denkweise über die Proteinsynthese völlig verändern. Im Januar 1955 schrieb Francis an den Club und schlug richtig vor, dass Aminosäuren, bevor sie in Polypeptidketten eingebaut werden, an kleine RNA-Adapter binden würden, die wiederum an RNA-Matrizenmoleküle binden. Für jede Aminosäure, postulierte Francis, muss es eine spezifische Adapter-RNA (jetzt Transfer-RNA) geben. Da es keine experimentellen Beweise für kleine RNAs gab, geschweige denn für ihre chemische Bindung an Aminosäuren, konnte selbst Francis seinen Adaptern nicht lange entgegenkommen. Es sollten sechs Monate vergehen, bis er seine manische Stimmung wiedererlangen sollte, aber dieses Mal war es ein 3D-Modell für Kollagen, das er und Alex Rich im Sommer 1955 erstellten.

Alex kehrte im Dezember an seine Stelle an den National Institutes of Health außerhalb von Washington, DC zurück, und Francis und ich konzentrierten uns im Winter 1956 auf die Strukturen kleiner kugelförmiger RNA-Viren und skizzierten, wie ihre kubische Symmetrie aus der regelmäßigen Aggregation kleinerer asymmetrischer . resultierte Eiweißbausteine. Wie ihre einzelnen, langen RNA-Ketten mit ihren polyhelikalen Proteinhüllen organisiert waren, blieb abzuwarten. Unser letztes Mal als Zweierteam war Mitte Juni 1956 bei einem von der Johns Hopkins University organisierten Symposium mit dem Titel The Chemical Basis of Heredity. Als er im Hotel Baltimore ankam, wies Francis jubelnd darauf hin, dass uns benachbarte Zimmer in der Präsidentensuite im obersten Stockwerk zugewiesen worden waren.

Nach dieser Gelegenheit an der Spitze zu bleiben, war eine Herausforderung, der wir uns separat stellen mussten.

Erinnerte Lektionen

eins) Wählen Sie ein Ziel, das seiner Zeit anscheinend voraus ist

Das Aufwischen der Details, nachdem andere eine wichtige Entdeckung gemacht haben, wird Sie wahrscheinlich nicht als wichtigen Wissenschaftler auszeichnen. Es ist besser, Ihren Kollegen einen Schritt voraus zu sein, indem Sie ein wichtiges Ziel verfolgen, das die meisten anderen im Moment nicht für möglich halten. Die dreidimensionale Struktur der DNA im Jahr 1951 war ein solches Ziel, das von praktisch allen Chemikern wie auch Biologen als unreif angesehen wurde. Ein bekannter Wissenschaftler, der sich damals mit DNA-Chemie beschäftigte, sagte voraus, dass 100 Jahre vergehen würden, bevor wir wussten, wie das Gen auf chemischer Ebene aussah. Bevor Sie sich auf den Weg machen, müssen Sie einen neuen Weg finden, auf dem Sie klettern können – oder noch besser, ein neues intellektuelles Katapult, das Sie möglicherweise über Gletscherspalten schleudern kann, die scheinbar zu breit sind, um durch Experimente übersprungen zu werden. Der modellbildende Ansatz für die DNA-Struktur von 1951 hatte das Potenzial, uns ans Ziel zu bringen, als der orthodoxere Ansatz der Analyse von Röntgendiagrammen alles andere als einfach war. Angesichts des jüngsten Erfolgs von Pauling mit Molecular Modeling, um die Alpha-Helix zu finden, war die Verwendung dieses Ansatzes für DNA alles andere als abwegig; eigentlich war es ein Kinderspiel.

zwei) Arbeiten Sie nur an Problemen, wenn Sie das Gefühl haben, dass in einigen Jahren greifbare Erfolge eintreten werden

Viele große Ziele sind ihrer Zeit wirklich voraus. Ich für meinen Teil würde jetzt gerne wissen, wo genau meine Privatrufnummer in meinem Gehirn gespeichert ist. Aber keiner meiner Kollegen, der über das Gehirn nachdenkt, weiß noch, wie er dieses Problem angehen soll. Wir könnten sehr gut daran tun, zu fragen, wie die Zellen in dem viel, viel kleineren Fliegenhirn verdrahtet sind, um den Geruch eines bestimmten Alkohols zu erkennen – das würde uns weiterbringen.

Ich fühle mich nur dann wohl, ein Problem anzugehen, wenn ich das Gefühl habe, dass aussagekräftige Ergebnisse über einen Zeitraum von drei bis fünf Jahren erzielt werden können. Es ist nicht ratsam, Ihre Karriere wegen Problemen zu riskieren, wenn Sie nur eine winzige Chance haben, die Ziellinie zu sehen. Aber wenn Sie Grund zu der Annahme haben, dass Sie in den nächsten zwei oder drei Jahren eine 30-prozentige Chance haben, ein Problem zu lösen, von dem die meisten anderen glauben, dass es in diesem Jahrzehnt nicht existiert, ist dies ein Versuch, den es wert ist.

3) Sei niemals die hellste Person in einem Raum

Um aus intellektuellen Trotten herauszukommen, bedarf es meistens unerwarteter intellektueller Wettkämpfe. Nichts kann die Gesellschaft anderer ersetzen, die den Hintergrund haben, Fehler in Ihren Überlegungen zu erkennen oder Tatsachen zu liefern, die Ihre aktuelle Argumentation entweder beweisen oder widerlegen. Und je schärfer Ihre Umgebung, desto schärfer werden Sie. Es widerspricht der menschlichen und insbesondere der männlichen Natur, aber der Platzhirsch im Rudel zu sein, kann größeren Leistungen entgegenwirken. Es ist viel besser, der am wenigsten versierte Chemiker in einer Superchemie-Abteilung zu sein, als der Superstar in einer weniger glänzenden Abteilung. In den frühen 1950er Jahren waren Linus Paulings wissenschaftliche Interaktionen mit Wissenschaftlerkollegen effektiv Monologe statt Dialoge. Er wollte Anbetung, keine Kritik.

4) Bleiben Sie in engem Kontakt mit Ihren intellektuellen Konkurrenten

Wenn Sie ein wichtiges Ziel verfolgen, müssen Sie mit ernsthafter Konkurrenz rechnen. Diejenigen, die Probleme für sich haben wollen, sind für das Hinterland der Wissenschaft bestimmt. Obwohl es nervenaufreibend ist, zu wissen, dass Sie an einem Rennen teilnehmen, ist die Anwesenheit würdiger Konkurrenten eine Gewissheit, dass der vor Ihnen liegende Preis es wert ist, gewonnen zu werden. Sie sollten jedoch mehr als besorgt sein, wenn das Feld zu groß ist. Dies bedeutet normalerweise, dass Sie sich in einem Rennen um etwas zu Offensichtliches befinden, das seiner Zeit nicht genug voraus ist, um die konservativere und weniger einfallsreiche Mehrheit abzuschrecken. Die Anwesenheit von mehr als drei oder vier Konkurrenten sollte Ihnen sagen, dass Ihre Gewinnchance nicht nur gering, sondern nahezu unkalkulierbar ist, da Sie die Stärken und Schwächen der meisten Ihrer Konkurrenten wahrscheinlich nicht genau kennen. Je kleiner das Feld, desto besser können Sie es einschätzen und desto besser sind die Chancen, ein intelligentes Rennen zu fahren.

Der Konkurrenz aus dem Weg zu gehen, weil Sie Angst haben, zu viel preiszugeben, ist ein gefährlicher Weg. Jeder von Ihnen kann von der Hilfe des anderen profitieren, und ein effektiver Totschlag, der es Ihnen ermöglicht, gleichzeitig zu veröffentlichen, ist offensichtlich dem Verlust vorzuziehen. Und wenn doch mal jemand ganz klar gewinnt, ist es besser jemand, mit dem Sie ein gutes Verhältnis haben, als ein unbekannter Konkurrent, den Sie zumindest anfangs nicht verabscheuen werden.

5) Arbeiten Sie mit einem Teamkollegen zusammen, der Ihnen intellektuell ebenbürtig ist

Zwei Wissenschaftler, die gemeinsam agieren, erreichen in der Regel mehr als zwei Einzelgänger, die jeweils ihren eigenen Weg gehen. Die besten wissenschaftlichen Paarungen sind Zweckheiraten, da sie die sich ergänzenden Talente der Beteiligten vereinen. Angesichts von Francis’ Vorliebe für kristallographische Theorie auf hohem Niveau war es nicht erforderlich, dass ich sie auch beherrsche. Alles, was ich brauchte, waren seine Auswirkungen auf die Interpretation von DNA-Röntgenaufnahmen. Es bestand natürlich die Möglichkeit, dass Francis auf irgendeine Art und Weise irren könnte, die ich nicht erkennen konnte, aber da er gute Beziehungen zu anderen auf dem Gebiet außerhalb unserer Partnerschaft pflegte, ließ er seine Ideen immer von anderen mit noch mehr kristallographischem Talent überprüfen. Ich für meinen Teil brachte in unser Zwei-Mann-Team ein tiefes Verständnis der Biologie und eine zwanghafte Begeisterung für die Lösung eines sich als grundlegendes Lebensproblem heraus.

Ein intelligenter Teamkollege kann Ihren Flirt mit einer schlechten Idee verkürzen. Allzu lange habe ich versucht, DNA-Modelle mit dem Zucker-Phosphat-Rückgrat in der Mitte zu bauen, überzeugt davon, dass es keine stereochemische Einschränkung geben würde, wie es sich zu einer regulären Helix falten könnte, wenn ich das Rückgrat nach außen lege. Francis' Verachtung für diese Behauptung führte dazu, dass ich viel früher zurückkehrte, als ich es sonst getan hätte. Auch mir wurde bald klar, dass meine bisherige Argumentation lausig war und dass die Stereochemie der Zucker-Phosphat-Gruppen sie natürlich an die äußeren Positionen von Helices verschieben würde, die ungefähr 10 Nukleotide benötigen, um eine vollständige Drehung zu vollziehen.

Im Allgemeinen ist ein wissenschaftliches Team von mehr als zwei Personen eine überfüllte Angelegenheit. Sobald drei Personen an einem gemeinsamen Ziel arbeiten, wird entweder ein Mitglied effektiv zum Anführer oder die dritte Person fühlt sich schließlich als weniger gleichberechtigter Partner und ärgert sich, wenn wichtige Entscheidungen nicht da sind. Auch der Drei-Personen-Betrieb erschwert die Kreditvergabe. Die Leute glauben natürlich an die gleichberechtigten Partnerschaften erfolgreicher Duos – Rodgers und Hammerstein, Lewis und Clark. Die meisten glauben nicht an den gleichen Beitrag von dreiköpfigen Crews.

6) Habe immer jemanden, der dich rettet

Wenn Sie versuchen, Ihrer Zeit voraus zu sein, werden Sie sicherlich einige Leute verärgern, die Sie als zu groß für Ihre Hosen betrachten. Sie werden sich freuen, wenn Sie stolpern und glauben, dass Ihr Glück verdient ist. Sie können sich erst im Moment Ihrer Verunsicherung offenbaren: Oft stellen sie fest, dass sie Ihr unmittelbares Leben kontrollieren, indem sie beispielsweise entscheiden, ob Sie Ihre Stipendien oder Stipendien verlängern. Es lohnt sich also immer, jemanden von Bedeutung zu kennen – außer deinen Eltern –, der an deiner Seite ist. Meine Hoffnungen, mit der DNA nach Cambridge zu gehen, wären zunichte geworden, wenn mir nicht meine Phagen-Tage-Paten Salvador Luria und Max Delbrück zu Hilfe gekommen wären, als mein Antrag, mein Stipendium von Kopenhagen nach Cambridge zu verlegen, abgelehnt wurde . Ich wurde dann nicht ohne Grund für unvorbereitet auf Röntgenkristallographie gehalten und gedrängt, stattdessen nach Stockholm zu ziehen, um Zellbiologie zu lernen. John Kendrew bot mir sofort ein mietfreies Zimmer in seinem Haus an, während Luria durch eine persönliche Verbindung mein Stipendium um acht Monate verlängerte. Bald darauf richtete Delbrück ein Stipendium der National Foundation for Poliomyelitis für das folgende Jahr ein. Bei der Suche nach den Mitteln, die mich in Cambridge hielten, hofften Luria und Delbrück, dass meine neue Karriere als biologischer Strukturchemiker erfolgreich sein und sie stolz machen würde. Aber sie machten sich Sorgen, dass ich zu weit von ihnen entfernt war, da sie wussten, dass ich meinen langen Aufenthalt in Cambridge wahrscheinlich mit leeren Händen verlassen würde. Das zweite Jahr meines Stipendiums sollte tatsächlich am Caltech verbracht werden, was mir zumindest ein gewisses Maß an Sicherheit gab, falls die DNA-Struktur von anderen gelöst wurde. Wenn Sie ein Feld für ein anderes verlassen, sollten Sie niemals Ihre bisherigen intellektuellen Brücken verbrennen, zumindest bis Ihre neue Karriere in Gang gekommen ist.

James Watsons Vermeiden Sie langweilige Menschen: und andere Lehren aus einem Leben in der Wissenschaft erscheint im September bei Knopf.

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