Come scoprimmo il DNA — How we discovered DNA   Leave a comment


(Trascrizioni e sottotitoli)     (filmed Feb 2005)

00:11Beh, pensavo ci fosse un podio, sono un po’ intimorito. (risate) Chris mi ha chiesto di raccontare ancora come abbiamo scoperto la struttura del DNA. E, siccome, ecco, io eseguo i suoi ordini, lo farò. Ma la cosa mi annoia leggermente. (risate) Insomma, voglio dire: ci ho scritto un libro. (risate) Così vi racconterò un po’ come avvenne la scoperta e perché ci arrivammo Francis e io. E poi, spero che mi rimarranno almeno cinque minuti per dirvi che cosa mi interessa ora.

00:47Dietro di me vedete una foto di quando avevo 17 anni. Ero all’Università di Chicago, terzo anno, ed ero al terzo anno perché all’Università di Chicago sei ammesso dopo due anni di scuole superiori. Fu divertente andarsene dalle superiori. Ero molto magro e non ero portato per lo sport o cose del genere.

01:13A proposito delle mie origini: mio padre fu allevato per diventare episcopale e repubblicano. Ma dopo un anno di college, diventò ateo e democratico. (risate) Mia madre era cattolica irlandese, ma non prendeva la religione troppo sul serio. Dall’età di 11 anni smisi di andare alla messa della domenica e cominciai a fare birdwatching con mio padre. Così, ancora giovane, cominciai a sentir parlare di Charles Darwin. Ero convinto che lui fosse il grande eroe. Come sapete, oggi capiamo la vita così come esiste attraverso l’evoluzione.

01:57All’università di Chicago scelsi di specializzarmi in zoologia. Pensavo che, se fossi stato abbastanza brillante, sarei riuscito a prendere il dottorato di ricerca in ornitologia alla Cornell University. Intanto, sul giornale di Chicago, c’era la recensione di un libro chiamato “Che cos’è la vita?” del grande fisico Schrodinger. E quella era sicuramente una domanda a cui volevo rispondere. Come sapete, Darwin spiegò la vita dopo che questa era cominciata, ma qual era l’essenza della vita?

02:27Schrodinger diceva che l’essenza della vita è l’informazione presente nei nostri cromosomi, e doveva essere contenuta in una molecola. Non avevo mai pensato alle molecole. Conoscevamo i cromosomi, ma qui si parlava di una molecola, e in qualche modo tutta l’informazione doveva essere presente in una forma digitale. E questa era la grande domanda: come copiare l’informazione?

02:54Questo diceva il libro. E da quel momento, decisi di diventare un genetista, per conoscere i geni e, attraverso di essi, comprendere la vita. Dunque, avevo un mio eroe, che seguivo da lontano. Non era un giocatore di baseball, era Linus Pauling. Feci domanda al California Institute of Technology e fu rifiutata. (risate) Così andai in Indiana che nella genetica era effettivamente valida come il Caltech e,oltretutto, aveva un’ottima squadra di football. In Indiana passai un periodo davvero molto felice. E fu lì che ebbi l’impressione che, come dire, i geni dovessero essere probabilmente il DNA. Così, una volta ottenuto il dottorato, avrei cominciato le ricerche sul DNA.

03:41Andai prima a Copenhagen perché pensavo che sarei potuto diventare un biochimico. Ma scoprii che la biochimica era molto noiosa. Non stava facendo progressi nello spiegare che cosa fossero i geni. Era semplicemente scienza nucleare. Oh, questo è il libro, è breve. Potete leggerlo in un paio d’ore. Poi andai a un convegno in Italia. C’era un relatore che non era previsto nel programma e che parlava di DNA. Era Maurice Wilkins. Aveva studiato da fisico, dopo la guerra si occupò di biofisica, e si interessò al DNA perché al Rockefeller Institute il DNA era stato definito come la possibile molecola dei geni sui cromosomi. La maggior parte degli studiosi pensava che queste molecole fossero le proteine. Ma Wilkins era convinto che il DNA fosse la molecola giusta e mostrò questa foto ai raggi X. Cristallino, in qualche modo. Dunque il DNA aveva la struttura, anche se, probabilmente, essa era dovuta a molecole differenti che portavano differenti insiemi di istruzioni. Dunque c’era qualcosa di universale legato alla molecola di DNA. Cercai di lavorare con lui, ma lui non voleva un altro birdwatcher, così finii a Cambridge, Inghilterra.

04:52Andai a Cambridge perché era il luogo più all’avanguardia nel mondo per la cristallografia ai raggi X. E oggi la cristallografia è una materia studiata nei dipartimenti di chimica. A quei tempi era il dominio dei fisici. E il posto migliore per la cristallografia ai raggi X era al Cavendish Laboratory di Cambridge. Là incontrai Francis Crick. Arrivai là senza conoscerlo. Lui aveva 35 anni. Io 23. E in un giorno, decidemmo che forse avremmo potuto prendere una scorciatoia per trovare la struttura del DNA.Risolvere la questione non in modo rigoroso, ma costruire un modello. Un modello elettronico, costruito sulla base di coordinate di lunghezza, tutto quel genere di cose usate nelle foto a raggi X. Ma chiedetevi: come dovrebbe ripiegarsi la molecola?

05:48E la ragione per chiederselo, al centro della foto, è Linus Pauling. Circa sei mesi prima, propose la struttura alfa elicoidale per le proteine. E facendo questo, bandì l’uomo sulla destra, Sir Lawrence Bragg, professore al Cavendish. Questa è una foto di molti anni dopo, quando Bragg aveva buone ragioni per sorridere. Certamente non rideva quando io arrivai là, perché si sentiva umiliato dall’elica di Pauling, e dal fallimento dei ricercatori di Cambridge, che non erano chimici. E certamente né Crick né io eravamo chimici, così cercammo di costruire un modello. E Francis conosceva Wilkins. Wilkins disse che ciò a cui aveva pensato era un’elica. Pensava che il diagramma a raggi X si potesse paragonare all’elica.

06:34Così costruimmo un modello a tre elementi intrecciati. Vennero su i ricercatori di Londra . Wilkins e questo collaboratore, o possibile collaboratore, Rosalind Franklin, vennero lì e si misero a ridere davanti al nostro modello. Dissero che era scarso, ed era così. Così ci dissero di non costruire più modelli: eravamo degli incompetenti. (risate) Così non costruimmo più modelli, e Francis continuò a lavorare sulle proteine. Io, fondamentalmente, non feci più niente, a parte leggere. Sapete, fondamentalmente, leggere è buona cosa: ti porta a conoscere i fatti. E continuammo a dire a quelli di Londra che Linus Pauling stava per dedicarsi al DNA. Se il DNA era così importante, Linus l’avrebbe saputo. Avrebbe costruito un modello e noi saremmo stati battuti sul tempo.

07:20In realtà, aveva scritto a quelli di Londra, chiedendo se poteva vedere la loro foto a raggi X. E loro ebbero la saggezza di dire di no. Così, Pauling non la vide. Ma ce n’erano in letteratura. Per la verità, Linus non le prendeva così tanto in considerazione. Ma circa 15 mesi dopo che io andai a Cambridgecominciò ad arrivare una voce dal figlio di Linus Pauling, che era a Cambridge, e diceva che il padre stava ora lavorando sul DNA. Così, un giorno entrò un uomo, disse che si chiamava Peter Pauling, e mi diede una copia dei manoscritti di suo padre. Ero preoccupato perché temevo che saremmo stati battuti sul tempo. Non ho niente da fare, nessuna qualifica. (risate)

08:02E c’era quel pezzo di carta, e Linus proponeva una struttura intrecciata a tre. Lessi il documento, ed… era pessimo. (risate) Questo era, come dire, inaspettato, dal più illustre… (risate) La struttura era tenuta assieme da legami idrogeno in mezzo a gruppi fosfato. Ecco, se il picco di PH delle cellule è circa 7,quei legami idrogeno non possono esistere. Ci precipitammo al Dipartimento di chimica dicendo: “Può aver ragione Pauling?” Alex Hust rispose: “No”. E ne fummo felici. (risate)

08:42Eravamo ancora in gioco, ma temevamo che qualcuno al Caltech avrebbe detto a Linus che aveva torto. Così Bragg disse: “Costruite modelli”. Un mese dopo aver avuto il manoscritto di Pauling lo portai a Londra e lo mostrai ai ricercatori. Dissi che Linus aveva torto, che noi eravamo ancora in gara e che avrebbero dovuto cominciar subito a costruire modelli. Ma Wilkins disse no, Rosalind Franklin se ne sarebbe andata fra due mesi, e lui avrebbe cominciato con i modelli dopo la partenza di lei. Così tornai a Cambridge con quelle notizie, e Bragg disse: “Costruite modelli”. Certamente, io volevo costruire modelli. Questa è una foto di Rosalind. In un certo senso, lei era un chimico, ma aveva molto da imparare, non sapeva niente di chimica organica o chimica dei quanti. Lei era una cristallografa.

09:33E credo che uno dei motivi per cui non volesse costruire modelli era che lei non era un chimico, mentre Pauling sì. Così io e Crick cominciammo a costruire modelli, io avevo studiato un po’ di chimica, ma non abbastanza. Trovammo la risposta il 28 febbraio 1953. E fu grazie a una regola che io considero molto valida: mai essere la persona più brillante in una stanza, e noi non lo eravamo. Noi non eravamo i migliori chimici presenti. Entrai e mostrai loro un appaiamento che avevo fatto, e Jerry Donahue, che era un chimico, disse che era sbagliato. Disse che gli atomi di idrogeno erano nel posto sbagliato. Io li avevo disposti così com’era indicato nei libri. Lui disse che così era sbagliato.

10:18Così il giorno dopo pensai: “Beh, forse ha ragione”. Così cambiai le posizioni, e in questo modo trovammo l’accoppiamento delle basi, E Francis disse subito che le catene correvano in senso assoluto. Sapevamo che avevamo ragione. Fu divertente, perché accadde tutto nel giro di due ore. Dal nulla, nacque tutto. E sapevamo che era una grossa scoperta perché, se mettete A vicino a T e G vicino a C, ottenete un meccanismo di copiatura. Così era possibile vedere come si trasferiva l’informazione genetica. Si tratta dell’ordine delle quattro basi azotate. In un certo senso, si tratta di informazione digitale. E la si può copiare separando l’intreccio. Se non funzionasse così, dovreste comunque crederci, perché non ci sarebbero altri schemi per spiegare il fenomeno. (risate)

11:16Ma questo non è come pensa la maggior parte degli scienziati. La maggioranza è davvero abbastanza ottusa. Dissero che non ci avrebbero pensato finché non fossero stati certi che era così. Ma noi eravamo convinti che fosse tutto corretto al 95%, o al 99%. Pensateci. Nei cinque anni successivi ci furono non più di cinque riferimenti del nostro lavoro su Nature, praticamente nessuna. Fummo lasciati soli, e cercammo di ultimare il trio: come – che cosa fa questa informazione genetica? Era piuttosto evidente che l’informazione veniva trasferita a una molecola di RNA, ma come veniva tradotto l’RNA in proteine? Per circa tre anni cercammo – cercai – di trovare la struttura dell’RNA. Nessun risultato. Nessuna foto a raggi X accettabile. Ero decisamente infelice. Una ragazza rifiutò di sposarmi. Come dire: era un po’ un periodo pessimo. (risate)

12:14Questa è una foto di Francis e me prima di conoscere la ragazza, quindi sembro ancora felice. (risate)Quando non sapevamo più come muoverci, abbiamo fatto questo: come procedere: abbiamo formato un club chiamato RNA Tie Club. George Gamow, un grande fisico, disegnò la cravatta. Era uno dei menbri del club. La domanda era: A partre dal codice a 4 lettere dell’RNA come arrivare al codice a 20 lettere delle proteine? Feynman era membro, e anche Teller, e amici di Gamow. Ma è stata l’unica… no, ci hanno fotografati solo due volte. E in entrambe le occasioni, uno dei due aveva dimenticato la cravatta. Francis è in alto a destra, e Alex Rich, il medico divenuto cristallografo, è vicino a me. Fu scattata a Cambridge nel settembre del 1955. Sto sorridendo, un sorriso un po’ forzato, credo, perché la mia ragazza mi aveva lasciato. (risate)

13:21Non mi sentii felice fino al 1960, perché fu allora che scoprimmo che c’erano fondamentalmente 3 forme di RNA. E scoprimmo, fondamentalmente, che il DNA contiene le informazioni per l’RNA. E che l’RNA contiene le informazioni per la sintesi delle proteine. E questo permise a Marshall Nirenberg di prendere l’RNA, sintetico e metterlo in un sistema che sintetizzava le proteine. Creò la poli-phenylalanina. Fu la prima volta che deciframmo il codice genetico, e lo deciframmo completamente nel 1966. Ecco, questo era quello che Chris mi ha chiesto di raccontarvi. Che cosa successe da allora?Beh, devo tornare indietro. Quando scoprimmo la struttura del DNA, tenni la prima conferenza al Cold Spring Harbor. Il fisico Leo Szilard mi guardò e disse: “Vuoi brevettare questo?” Lui conosceva le leggi sui brevetti e sapeva che non avremmo potuto farlo, perché era impossibile: non c’era utilità. (risate)

14:28E così il DNA non divenne una molecola utile, e gli avvocati non entrarono in gioco fino al 1973, 20 anni dopo, quando Boyer e Cohen a San Francisco e Stanford presentarono il loro metodo del DNA ricombinante, Stanford brevettò quel metodo e ci fece un sacco di soldi. Alla fine brevettarono qualcosa che potesse produrre qualcosa di utile. In seguito, impararono a leggere le lettere del codice genetico.Poi scoppiò il boom dell’industria delle biotecnologie. Ma eravamo ancora lontani dal rispondere alla domanda che in qualche modo dominò la mia giovinezza, che è questa: come conciliare natura e cultura?

15:13Vado avanti. Sono già fuori tempo. Questo è Michael Wigler, un matematico molto molto intelligentediventato fisico. Ha sviluppato una tecnica che ci permetterà essenzialmente di esaminare pezzi di DNAe, eventualmente, milioni di punti lungo di esso. C’è un chip tradizionale lì dentro. Poi ce n’è uno fatto da una fotolitografia di un’azienda di Madison chiamata NimbleGen, che è più all’avanguardia della Affymetrix. Noi usiamo le sue tecniche. E ciò che si può fare è una specie di confronto tra i DNA di individui normali. Lì c’è il cancro, e potete vedere in cima che il DNA di cellule con tumori maligni presenta inserimenti o eliminazioni. Dunque il DNA è davvero danneggiato in caso di cancro, mentre se avete una possibilità di sopravvivere, non lo è così tanto. Crediamo che questa tecnica condurrà a ciò che noi chiamiamo “biopsia del DNA”. Prima di cominciare una cura contro il cancro, bisognarebbe considerare seriamente questa tecnica, per conoscere il proprio nemico. E’ solo uno sguardo parziale,ma credo che in futuro sarà molto, molto utile.

16:21Così cominciammo a lavorare sul tumore al seno: ci sono molti finanziamenti per quello, non governativi. E attualmente ho una specie di interesse acquisito: Voglio lavorare sul tumore alla prostata.Oggi non si viene curati a meno che non sia pericoloso. Ma Wigler, prima di osservare le cellule tumorali, osservò quelle sane, e fece una scoperta molto curiosa. Tutti noi abbiamo 10 posizioni nel nostro genoma dove abbiamo perso un gene o ne abbiamo guadagnato un altro. Quindi siamo, come dire, tutti un po’ imperfetti. E la questione è che se noi siamo qui, vuol dire che queste piccole sottrazioni o aggiunte non sono così negative. Ma se queste cancellazioni o amplificazioni fossero nel gene sbagliato, potremmo ammalarci.

17:08La prima malattia a cui Wigler si interessò fu l’autismo. E la ragione per cui studiammo l’autismo era che avevamo i soldi per farlo. Osservare un individuo richiede 3000 dollari. Il genitore di un bambinocon la sindrome di Asperger, l’autismo ad alto funzionamento, si rivolse a un’azienda tradizionale: niente di fatto. Non era possibile con la genetica convenzionale, ma solo attraverso la scansionecominciammo a scoprire i geni dell’autismo. E come potete vedere qui, ce ne sono tanti. Tanti bambini autistici, lo sono perché hanno perso un pezzo consistente di DNA. Parlo di un pezzo consistente a livello molecolare. Abbiamo esaminato un bambino autistico a cui mancavano 5 milioni di basi da uno dei suoi cromosomi. Non abbiamo ancora esaminato i genitori, ma loro probabilmente non hanno questa mancanza, se no non sarebbero diventati genitori. Oggi le nostre ricerche sull’autismo sono appena agli inizi. Abbiamo 3 milioni di dollari. Penso che ne serviranno dai 10 ai 20 prima di riuscire aaiutare i genitori che hanno avuto un figlio autistico, o che pensano di poter avere un figlio autistico, ed essere in grado di riconoscere questa differenza. Dunque questa tecnica dovrebbe probabilmente riguardare tutti. E’ un modo meraviglioso per scoprire i geni.

18:23E infine, concluderò dicendo che abbiamo esaminato 20 persone malate di schizofrenia. Pensavamo che ce ne sarebbero volute diverse centinaia prima di capirci qualcosa. Ma come vedete, sette persone su 20 hanno avuto un cambiamento molto consistente. E ancora, nei controlli ce ne sono 3.Qual è il significato dei controlli? Erano pazzi anche loro, e non lo sapevamo? O erano normali? Direi che erano normali. Noi crediamo che esistano geni che predispongano alla schizofrenia e se questo è ciò che predispone, allora c’è solo un sub-segmento della popolazione esposto al rischio di schizofrenia.

19:07Ad ora non abbiamo una reale prova di questo, ma credo di poter fare un’ipotesi: è probabile che, se siete mancini, siete propensi alla schizofrenia. Il 30 per cento delle persone schizofreniche è mancino,e la schizofrenia ha una genetica molto strana: il 60 per cento delle persone è geneticamente mancino,ma solo la metà lo mostra. Non ho tempo per approfondire. Ora, alcune persone che pensano di essere destre sono geneticamente mancine. Ok, sto dicendo che, se state pensando: “Oh, non ho il gene del mancino, quindi i miei figli non saranno a rischio di schizofrenia”. Potrebbero esserlo, invece. (risate)

19:54Questo per me è un periodo eccitante. Dobbiamo riuscire a trovare il gene per il disturbo bipolare: c’è una relazione. E se avessimo abbastanza soldi, troveremmo tutte le risposte l’anno prossimo. Vi ringrazio.

(English)

00:11Well, I thought there would be a podium, so I’m a bit scared. (Laughter) Chris asked me to tell again how we found the structure of DNA. And since, you know, I follow his orders, I’ll do it. But it slightly bores me. (Laughter) And, you know, I wrote a book. So I’ll say something — (Laughter) — I’ll say a little about, you know, how the discovery was made, and why Francis and I found it. And then, I hope maybe I have at least five minutes to say what makes me tick now.

00:47In back of me is a picture of me when I was 17. I was at the University of Chicago, in my third year, and I was in my third year because the University of Chicago let you in after two years of high school. So you — it was fun to get away from high school — (Laughter) — because I was very small, and I was no good in sports, or anything like that.

01:13But I should say that my background — my father was, you know, raised to be an Episcopalian and Republican, but after one year of college, he became an atheist and a Democrat. (Laughter) And my mother was Irish Catholic, and — but she didn’t take religion too seriously. And by the age of 11, I was no longer going to Sunday Mass, and going on birdwatching walks with my father. So early on, I heard of Charles Darwin. I guess, you know, he was the big hero. And, you know, you understand life as it now exists through evolution.

01:57And at the University of Chicago I was a zoology major, and thought I would end up, you know, if I was bright enough, maybe getting a Ph.D. from Cornell in ornithology. Then, in the Chicago paper, there was a review of a book called “What is Life?” by the great physicist, Schrodinger. And that, of course, had been a question I wanted to know. You know, Darwin explained life after it got started, but what was the essence of life?

02:27And Schrodinger said the essence was information present in our chromosomes, and it had to be present on a molecule. I’d never really thought of molecules before. You know chromosomes, but this was a molecule, and somehow all the information was probably present in some digital form. And there was the big question of, how did you copy the information?

02:54So that was the book. And so, from that moment on, I wanted to be a geneticist — understand the gene and, through that, understand life. So I had, you know, a hero at a distance. It wasn’t a baseball player; it was Linus Pauling. And so I applied to Caltech and they turned me down. (Laughter) So I went to Indiana, which was actually as good as Caltech in genetics, and besides, they had a really good basketball team. (Laughter) So I had a really quite happy life at Indiana. And it was at Indiana I got the impression that, you know, the gene was likely to be DNA. And so when I got my Ph.D., I should go and search for DNA.

03:41So I first went to Copenhagen because I thought, well, maybe I could become a biochemist, but I discovered biochemistry was very boring. It wasn’t going anywhere toward, you know, saying what the gene was; it was just nuclear science. And oh, that’s the book, little book. You can read it in about two hours. And — but then I went to a meeting in Italy. And there was an unexpected speaker who wasn’t on the program, and he talked about DNA. And this was Maurice Wilkins. He was trained as a physicist,and after the war he wanted to do biophysics, and he picked DNA because DNA had been determined at the Rockefeller Institute to possibly be the genetic molecules on the chromosomes. Most people believed it was proteins. But Wilkins, you know, thought DNA was the best bet, and he showed this x-ray photograph. Sort of crystalline. So DNA had a structure, even though it owed it to probably different molecules carrying different sets of instructions. So there was something universal about the DNA molecule. So I wanted to work with him, but he didn’t want a former birdwatcher, and I ended up in Cambridge, England.

04:52So I went to Cambridge, because it was really the best place in the world then for x-ray crystallography. And x-ray crystallography is now a subject in, you know, chemistry departments. I mean, in those days it was the domain of the physicists. So the best place for x-ray crystallography was at the Cavendish Laboratory at Cambridge. And there I met Francis Crick. I went there without knowing him. He was 35. I was 23. And within a day, we had decided that maybe we could take a shortcut to finding the structure of DNA. Not solve it like, you know, in rigorous fashion, but build a model, an electro-model, using some coordinates of, you know, length, all that sort of stuff from x-ray photographs. But just ask what the molecule — how should it fold up?

05:48And the reason for doing so, at the center of this photograph, is Linus Pauling. About six months before, he proposed the alpha helical structure for proteins. And in doing so, he banished the man out on the right, Sir Lawrence Bragg, who was the Cavendish professor. This is a photograph several years later,when Bragg had cause to smile. He certainly wasn’t smiling when I got there, because he was somewhat humiliated by Pauling getting the alpha helix, and the Cambridge people failing because they weren’t chemists. And certainly, neither Crick or I were chemists, so we tried to build a model. And he knew, Francis knew Wilkins. So Wilkins said he thought it was the helix. X-ray diagram, he thought was comparable with the helix.

06:34So we built a three-stranded model. The people from London came up. Wilkins and this collaborator, or possible collaborator, Rosalind Franklin, came up and sort of laughed at our model. They said it was lousy, and it was. So we were told to build no more models; we were incompetent. (Laughter) And so we didn’t build any models, and Francis sort of continued to work on proteins. And basically, I did nothing. And — except read. You know, basically, reading is a good thing; you get facts. And we kept telling the people in London that Linus Pauling’s going to move on to DNA. If DNA is that important, Linus will know it. He’ll build a model, and then we’re going to be scooped.

07:20And, in fact, he’d written the people in London: Could he see their x-ray photograph? And they had the wisdom to say “no.” So he didn’t have it. But there was ones in the literature. Actually, Linus didn’t look at them that carefully. But about, oh, 15 months after I got to Cambridge, a rumor began to appear from Linus Pauling’s son, who was in Cambridge, that his father was now working on DNA. And so, one day Peter came in and he said he was Peter Pauling, and he gave me a copy of his father’s manuscripts.And boy, I was scared because I thought, you know, we may be scooped. I have nothing to do, no qualifications for anything. (Laughter)

08:02And so there was the paper, and he proposed a three-stranded structure. And I read it, and it was just — it was crap. (Laughter) So this was, you know, unexpected from the world’s — (Laughter) — and so, it was held together by hydrogen bonds between phosphate groups. Well, if the peak pH that cells have is around seven, those hydrogen bonds couldn’t exist. We rushed over to the chemistry department and said, “Could Pauling be right?” And Alex Hust said, “No.” So we were happy. (Laughter)

08:42And, you know, we were still in the game, but we were frightened that somebody at Caltech would tell Linus that he was wrong. And so Bragg said, “Build models.” And a month after we got the Pauling manuscript — I should say I took the manuscript to London, and showed the people. Well, I said, Linus was wrong and that we’re still in the game and that they should immediately start building models. But Wilkins said “no.” Rosalind Franklin was leaving in about two months, and after she left he would start building models. And so I came back with that news to Cambridge, and Bragg said, “Build models.”Well, of course, I wanted to build models. And there’s a picture of Rosalind. She really, you know, in one sense she was a chemist, but really she would have been trained — she didn’t know any organic chemistry or quantum chemistry. She was a crystallographer.

09:33And I think part of the reason she didn’t want to build models was, she wasn’t a chemist, whereas Pauling was a chemist. And so Crick and I, you know, started building models, and I’d learned a little chemistry, but not enough. Well, we got the answer on the 28th February ’53. And it was because of a rule, which, to me, is a very good rule: Never be the brightest person in a room, and we weren’t. We weren’t the best chemists in the room. I went in and showed them a pairing I’d done, and Jerry Donohue — he was a chemist — he said, it’s wrong. You’ve got — the hydrogen atoms are in the wrong place. I just put them down like they were in the books. He said they were wrong.

10:18So the next day, you know, after I thought, “Well, he might be right.” So I changed the locations, and then we found the base pairing, and Francis immediately said the chains run in absolute directions. And we knew we were right. So it was a pretty, you know, it all happened in about two hours. From nothing to thing. And we knew it was big because, you know, if you just put A next to T and G next to C, you have a copying mechanism. So we saw how genetic information is carried. It’s the order of the four bases. So in a sense, it is a sort of digital-type information. And you copy it by going from strand-separating. So, you know, if it didn’t work this way, you might as well believe it, because you didn’t have any other scheme. (Laughter)

11:16But that’s not the way most scientists think. Most scientists are really rather dull. They said, we won’t think about it until we know it’s right. But, you know, we thought, well, it’s at least 95 percent right or 99 percent right. So think about it. The next five years, there were essentially something like five references to our work in “Nature” — none. And so we were left by ourselves, and trying to do the last part of the trio: how do you — what does this genetic information do? It was pretty obvious that it provided the information to an RNA molecule, and then how do you go from RNA to protein? For about three years we just — I tried to solve the structure of RNA. It didn’t yield. It didn’t give good x-ray photographs. I was decidedly unhappy; a girl didn’t marry me. It was really, you know, sort of a shitty time. (Laughter)

12:14So there’s a picture of Francis and I before I met the girl, so I’m still looking happy. (Laughter) But there is what we did when we didn’t know where to go forward: we formed a club and called it the RNA Tie Club. George Gamow, also a great physicist, he designed the tie. He was one of the members. The question was: How do you go from a four-letter code to the 20-letter code of proteins? Feynman was a member, and Teller, and friends of Gamow. But that’s the only — no, we were only photographed twice.And on both occasions, you know, one of us was missing the tie. There’s Francis up on the upper right,and Alex Rich — the M.D.-turned-crystallographer — is next to me. This was taken in Cambridge in September of 1955. And I’m smiling, sort of forced, I think, because the girl I had, boy, she was gone.(Laughter)

13:21And so I didn’t really get happy until 1960, because then we found out, basically, you know, that there are three forms of RNA. And we knew, basically, DNA provides the information for RNA. RNA provides the information for protein. And that let Marshall Nirenberg, you know, take RNA — synthetic RNA — put it in a system making protein. He made polyphenylalanine, polyphenylalanine. So that’s the first cracking of the genetic code, and it was all over by 1966. So there, that’s what Chris wanted me to do, it was — so what happened since then? Well, at that time — I should go back. When we found the structure of DNA, I gave my first talk at Cold Spring Harbor. The physicist, Leo Szilard, he looked at me and said, “Are you going to patent this?” And — but he knew patent law, and that we couldn’t patent it,because you couldn’t. No use for it. (Laughter)

14:28And so DNA didn’t become a useful molecule, and the lawyers didn’t enter into the equation until 1973,20 years later, when Boyer and Cohen in San Francisco and Stanford came up with their method of recombinant DNA, and Stanford patented it and made a lot of money. At least they patented somethingwhich, you know, could do useful things. And then, they learned how to read the letters for the code.And, boom, we’ve, you know, had a biotech industry. And, but we were still a long ways from, you know, answering a question which sort of dominated my childhood, which is: How do you nature-nurture?

15:13And so I’ll go on. I’m already out of time, but this is Michael Wigler, a very, very clever mathematicianturned physicist. And he developed a technique which essentially will let us look at sample DNA and, eventually, a million spots along it. There’s a chip there, a conventional one. Then there’s one made by a photolithography by a company in Madison called NimbleGen, which is way ahead of Affymetrix. And we use their technique. And what you can do is sort of compare DNA of normal segs versus cancer.And you can see on the top that cancers which are bad show insertions or deletions. So the DNA is really badly mucked up, whereas if you have a chance of surviving, the DNA isn’t so mucked up. So we think that this will eventually lead to what we call “DNA biopsies.” Before you get treated for cancer,you should really look at this technique, and get a feeling of the face of the enemy. It’s not a — it’s only a partial look, but it’s a — I think it’s going to be very, very useful.

16:21So, we started with breast cancer because there’s lots of money for it, no government money. And now I have a sort of vested interest: I want to do it for prostate cancer. So, you know, you aren’t treated if it’s not dangerous. But Wigler, besides looking at cancer cells, looked at normal cells, and made a really sort of surprising observation. Which is, all of us have about 10 places in our genome where we’ve lost a gene or gained another one. So we’re sort of all imperfect. And the question is well, if we’re around here, you know, these little losses or gains might not be too bad. But if these deletions or amplifications occurred in the wrong gene, maybe we’ll feel sick.

17:08So the first disease he looked at is autism. And the reason we looked at autism is we had the money to do it. Looking at an individual is about 3,000 dollars. And the parent of a child with Asperger’s disease, the high-intelligence autism, had sent his thing to a conventional company; they didn’t do it. Couldn’t do it by conventional genetics, but just scanning it we began to find genes for autism. And you can see here, there are a lot of them. So a lot of autistic kids are autistic because they just lost a big piece of DNA. I mean, big piece at the molecular level. We saw one autistic kid, about five million bases just missing from one of his chromosomes. We haven’t yet looked at the parents, but the parents probablydon’t have that loss, or they wouldn’t be parents. Now, so, our autism study is just beginning. We got three million dollars. I think it will cost at least 10 to 20 before you’d be in a position to help parents who’ve had an autistic child, or think they may have an autistic child, and can we spot the difference?So this same technique should probably look at all. It’s a wonderful way to find genes.

18:23And so, I’ll conclude by saying we’ve looked at 20 people with schizophrenia. And we thought we’d probably have to look at several hundred before we got the picture. But as you can see, there’s seven out of 20 had a change which was very high. And yet, in the controls there were three. So what’s the meaning of the controls? Were they crazy also, and we didn’t know it? Or, you know, were they normal? I would guess they’re normal. And what we think in schizophrenia is there are genes of predisposure, and whether this is one that predisposes — and then there’s only a sub-segment of the population that’s capable of being schizophrenic.

19:07Now, we don’t have really any evidence of it, but I think, to give you a hypothesis, the best guess is that if you’re left-handed, you’re prone to schizophrenia. 30 percent of schizophrenic people are left-handed, and schizophrenia has a very funny genetics, which means 60 percent of the people are genetically left-handed, but only half of it showed. I don’t have the time to say. Now, some people who think they’re right-handed are genetically left-handed. OK. I’m just saying that, if you think, oh, I don’t carry a left-handed gene so therefore my, you know, children won’t be at risk of schizophrenia. You might. OK? (Laughter)

19:54So it’s, to me, an extraordinarily exciting time. We ought to be able to find the gene for bipolar; there’s a relationship. And if I had enough money, we’d find them all this year. I thank you.

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Pubblicato 4 novembre 2015 da sorriso47 in DNA, James Watson, RNA, scienza, Scuola, Ted.com

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