ه‍.ش. ۱۳۹۴ مرداد ۲۰, سه‌شنبه

فرانکلین، روزالیند

از: دانشنامه‌ی آریانا

روزالیند فرانکلین


فهرست مندرجات
زندگی‌نامهشیمی‌دانان

روزالیند السی فرانکلین (به انگلیسی: Rosalind Elsie Franklin) (زادۀ ۱۹٢٠ م - درگذشتۀ ۱۹۵٨ م)، دانشمند (شیمی‌دان) یهودی‌تبار بریتانیایی بود که تحقیقات او منجر به کشف راز ساختار دی‌ان‌ای شد. هرچند نام فرانکلین در این کشف، به ناحق کنار گذاشته شد، اما بعدها تحقیقات مختلفی نقش به‌سزای وی را در کشف ساختار دی‌ان‌ای به اثبات رساند.


زندگی‌نامه
روزالیند فرانکلین

روزالیند فرانکلین، در ۲۵ ژوئیه ۱۹۲۰ میلادی، در منطقه ناتینگ هیل (Notting Hill)، در غرب لندن، در یک خانواده‌ی ثروتمند یهودی-انگلیسی (Anglo-Jewish) به دنیا آمد. او بزرگ‌ترین دختر و فرزند دوم از شمار پنج فرزند الیس آرتور فرانکلین (Ellis Arthur Franklin) و موریل فرانسیس والی (Muriel Frances Waley) بود. در ٦ سالگی، وارد مدرسه خصوصی «Norland Place School»، در غرب لندن شد؛ در ۹ سالگی، در مدرسه شبانه روزی دخترانه در ساسکس مشغول به تحصیل شد. روزالیند، یازده سال داشت که وارد مدرسه دخترانه سنت پل (St Paul's Girls' School) شد و در آن‌جا به‌فراگیری دانش، زبان لاتین و ورزش پرداخت. او هم‌چنین زبان‌های آلمانی و فرانسوی را فرا گرفت و در ۱۵ سالگی، در حالی که اروپا از زنان جز خانه‌داری انتظار بیش نداشت، تصمیم گرفت دانشمند شود؛ اما با مخالفت پدر روبه‌رو شد. هرچند پدرش، یک بانکدار سیاسی بود که گرایش لیبرال داشت، ولی با قوانین حضور زن در اجتماع سخت مخالفت بود. او فکر می‌کرد که زنان باید ازدواج کنند یا یک مددکار اجتماعی شوند و نیاز به آموزش عالی ندارند؛ بنابراین او حاضر به پرداخت هزینه‌ی تحصیلی روزالیند در دانشگاه کمبریج نشد. با این حال، فرانکلین در سال ۱۹٣۸، زمانی که ۱۸ سال داشت، با حمایت مالی عمه خود، هلن بنتویچ (Helen Bentwich)، وارد کالج نینونهام (Newnham College) کمبریج شد؛ اما به سبب آغاز جنگ جهانی دوم، در سال ۱۹٣۹، از ادامه تحصیل باز ماند. با این وجود، در سال ۱۹۴۱، موفق به دریافت بورس تحصیلی شد و سه سال بعد در رشته شیمی از این دانشگاه فارغ‌التحصیل گردید. در سال ۱۹۴٢، وارد انجمن تحقیقات زغال‌سنگ لندن (موسسه تحقیقاتی غیرانتفاعی در انگلستان) شد و بررسی‌های خود را برای اخذ مدرک دکترا در زمینه ریزساختار گرافیت و کربن (ساختار فیزیکی زغال‌سنگ) ادامه داد. در سال ۱۹۴۵، زمانی که جنگ به پایان رسید، او دکترای شیمی فیزیک در زمینه بیوفیزیک ملکولی، از دانشگاه کمبریج دریافت کرد. پس از آن، به مدت سه سال به فرانسه رفت و در یک آزمایشگاه دولتی شیمی در پاریس مشغول به‌کار شد و در آن‌جا با تکنیک پراش پرتو ایکس آشنا گردید و در سال۱۹۵۰ مجدداً به انگلستان بازگشت تا مقامی در آزمایشگاه فیزیک شیمی کالج سلطنتی لندن (King's College London) که پرسابقه‌ترین دانشگاه لندن است به‌دست‌ آورد.

در ژانویه سال ۱۹۵۱، فرانکلین به‌عنوان دستیار پژوهشگر کار خود را در واحد بیوفیزیک (زیست‌فیزیک) شورای تحقیقات پزشکی (MRC) که توسط جان راندال (John Randall) مدیریت می‌شد، آغاز کرد؛ جایی که در آن تا مرز تفرق اشعه ایکس در برخورد با ملکول دی‌ان‌ای پیش رفت.

در آن سال‌ها دانش زیست‌شناسی برای حل مسائلی که با آن روبه‌رو بود، مجبور شده بود دست به دامان فیزیکدان‌ها شود. برای این‌که تصویری بهتر از دی‌ان‌ای گرفته شود، به تکنولوژی و متخصصان آن نیاز بود و همین باعث شد که سر جان راندال، روزالیند فرانکلین را به کینگز کالج لندن بیاورد و محصول کارهای موریس ویلکینز و دوربین جدیدی را که خریداری شده بود، در اختیار او قرار دهد. این کار که بدون اطلاع ویلکینز صورت گرفت، زمینه‌ساز یکی از بحث‌های بزرگ در کشف دی‌ان‌ای است که تا به حال ادامه داشته است.

به‌هر حال، فرانکلین در آن زمان، تنها محقق پراش تجربی در کینگز کالج بود. با این وجود، در دهه ۱۹۵۰، رقابت شدید برای یافتن ساختار دی‌ان‌ای جریان داشت. بنابراین، همزمان با گروه موریس ویلکینز و روزالیند فرانکلین که در کالج کینگ لندن سرگرم مطالعه دی‌ان‌ای بودند و کوشش داشتند تا با روش آزمایشگاهی به‌ویژه با به‌کارگیری تصاویر پراش اشعه ایکس از مولکول دی‌ان‌ای، ساختار آن را معین کنند، گروه دیگری در برگیرنده فرانسیس کریک و جیمز واتسون، در آزمایشگاه کاوندیش در دانشگاه کمبریج، به کار روی مولکول‌های دیگری گماشته شده بودند. آن‌ها برپایه کارهای پاولینگ تلاش داشتند تا با ارائه مدل‌های فیزیکی ساختارهای احتمالی ممکن برای دی‌ان‌ای را محدود کنند تا سرانجام به ساختار درست دست یابند.

با این حال، فرانکلین، بعد از آزمایشات سخت و طولانی سرانجام مجموعه‌ای از تصویر پراش پرتوی ایکس با کیفیت بالا، از بلور دی‌ان‌ای تهیه کرد که البته هیچگاه به‌نام او به ثبت نرسید.

باری، واتسون که در یکی از سخنرانی‌های فرانکلین حاضر بود، از یافته‌های او آگاه شد. واتسون که از این سخنرانی یاداشت برنداشته بود، دو هفته بعد براساس آنچه به یادش مانده بود، با همکاری کریک مدلی را برای دی‌ان‌ای پیشنهاد کرد.

آن‌ها فرانکلین و همکارانش را از کینگز کالج لندن دعوت کردند تا مدل پیشنهادی خود را از مولکول دی‌ان‌ای به آن‌ها نشان دهند. فرانکلین با دیدن مدل خندید و آن را غیرممکن دانست. این موضوع اسباب شرمساری گروه کمبریج را فراهم آورد و به واتسون و کریک گفته شد کار روی دی‌ان‌ای را متوقف کنند.

اما اوضاع در کینگز کالج هم خوب نبود. فرانکلین و ویلکینز دائم با هم در تضاد بودند و بالاخره فرانکلین، ویلکینز را از کار روی دی‌ان‌ای کنار گذاشت. ویلکینز پیش دوست قدیمی‌اش کریک از این وضعیت گله کرد.

مدتی بعد واتسون به لندن آمد تا با فرانکلین گفتگو کند. او به فرانکلین گفت که در محاسباتش اشتباه دارد و این، به جر و بحث شدیدی منجر شد. ویلکینز مداخله کرد، واتسون را به دفتر خود برد و عکسی به او نشان داد که به «عکس ۵۱» معروف است. این عکس کار فرانکلین بود و خود او به‌هیچ عنوان خبر نداشت که واتسون این عکس را دیده است، چون اجازه این کار را به ویلکینز نداده بود.

در آن زمان، محققان کینگز کالج باید خلاصه‌ای از موضوع تحقیق خود را در اختیار همکاران دیگرشان در این موسسه می‌گذاشتند. فرانکلین هم مثل دیگر پژوهشگران کینگز کالج در پنج پاراگراف تحقیق خود را شرح داد. این خلاصه برای انتشار نبود اما محرمانه هم تلقی نمی‌شد. این یادداشت نیز به‌دست واتسون و کریک رسید.

از سوی دیگر، خود فرانکلین در گفتگو با واتسون و کریک یکی از مهم‌ترین کلیدهای حل معما را هم به آن‌ها داد: ستون فقرات دی‌ان‌ای در وسط مولکول نیست، بلکه پیرامون آن است. این‌جا بود که واتسون و کریک فکر کردند آنچه را که لازم دارند، می‌دانند.

سه سال بعد، در مارس ۱۹۵٣، فرانکلین دانشگاه کینگز لندن را ترک گفت و در آزمایشگاه کالج بریک‌بک (Birkbeck College) لندن مشغول به‌کار شد. وی، در آن‌جا شروع به مطالعه روی ویروس موزائیک تنباکو کرد و ثابت کرد که آران‌ای ویروس، یک مارپیچ یگانه است. هم‌چنین او، روی پولیو ویروس‌ها کار دیگری را آغاز کرد و پس از آن به مطالعهٔ بسیار خطرناک روی ویروس‌های زندهٔ فلج کودکان پرداخت. در همان زمان بود که جمیز واتسون و فرانسیس کریک، با استفاده از عکس‌هایی که روزالیند فرانکلین تهیه کرده بود، مدل ساختار دورشته‌ای مولکول دی‌ان‌ای را بدون آن‌که نامی از فرانکلین ببرند، ارائه دادند. آن‌ها خودشان آزمایشی برای تعیین ساختار دی‌ان‌ای انجام نمی‌دادند، اما مرتب درباره دی‌ان‌ای فکر و گفتگو و با دیگران تبادل نظر می‌کردند. از این رو، در نهایت توانستند، با بررسی نتایج تحقیقات دیگران و محاسبات خودشان مدلی را برای ساختار دی‌ان‌ای پیشنهاد کنند.

روزالیند فرانکلین، پس از سال‌ها تلاش در راه علم زیست‌شناسی به‌علت قرار گرفتن به‌طور مستقیم در معرض پرتو ایکس و کریستالوگرافی مبتلا به سرطان شد و سرانجام در ۱٦ آوریل سال ۱۹۵۸، بعد از دوسال دست و پنجه نرم کردن با سرطان، در ۳۸ سالگی، در چلسی درگذشت. چهار سال پس از مرگ او جیمز واتسون و فرانسیس کریک و موریس ویلکینز جایزه نوبل فیزیولوژی و پزشکی را از آن خود کردند.


پژوهش‌های علمی

دی‌ان‌ای نماد دوران معاصر است. شاید هیچ نشانه‌ای مثل مارپیچ دو رشته‌ای سمبل عصر اطلاعات و تکنولوژی نباشد.

این کشف تقریباً همه چیز را در زندگی بشر تغییر داد. در نگاه به طبیعت و حیات و انسان، در نگرش به توانایی‌های بشر در مداخله در ذات حیات، در ایجاد بحث‌هایی تازه در حوزه اخلاق که پیش از آن شاید فقط در داستان‌های علمی تخیلی مطرح بود و حتی در هنر، این مولکول از نظر زیبایی‌شناختی الهام‌بخش بسیاری از هنرمندان شد و هست. کشف دی‌ان‌ای در جرم‌شناسی و رویه‌های قضایی هم تحولی چشمگیر ایجاد کرده است.

به واقع، پس از کشف دی‌ان‌ای رمز حیات گشوده شد. دیگر بررسی‌های پزشکی و زیست‌شناسی به مطالعه اندام‌ها و سلول‌ها محدود نبود، بلکه می‌شد به دستورالعملی که این اندام‌ها و سلول‌ها بر اساس آن کار می‌کنند، دسترسی داشت و حتی آنها را تغییر داد. به علاوه می‌شد رد این دستورالعمل‌ها یا همان ژن‌ها را در طول تاریخ گرفت و تکامل موجودات زنده را طی میلیون‌ها سال پیگیری کرد.

با آن‌که تا سال ۱۹۵٠ دانشمندان مطالب نسبتاً زیادی در مورد وراثت می‌دانستند، اما نمی‌دانستند که دی‌ان‌ای چه شکلی دارد. به‌منظور کسب اطلاعات بیشتر در مورد دی‌ان‌ای و ساختار آن، برخی از دانشمندان از تجربه عكس برداری ملکولی توسط اشعه ایکس استفاده کردند.

روزالیند فرانکلین، با موریس ویلکینز در کالج سلطنتی لندن، اولین کسانی بودند که از این روش برای تجزیه و تحلیل مواد ژنتیکی استفاده کردند. آزمایش‌های که فرانکلین انجام داد، در آن زمان به «زیباترین عکس اشعه ایکسی که می‌شود از یک ماده گرفت» منتسب شد.

دانشمندان دیگر، از جمله جیمز واتسون جانورشناس و فرانسیس کریک فیزیکدان، که هر دو در دانشگاه کمبریج در انگلستان، کار می‌کردند نیز برای تعیین شکل دی‌ان‌ای تلاش می‌کردند. در نهایت، این پژوهش‌ها یکی از بزرگ‌ترین اکتشافات علمی قرن ۲٠ را رقم زد: دی‌ان‌ای یک مارپیچ دو رشته‌ای است.

اما این‌که چه کسی ساختار دی‌ان‌ای را کشف کرد، هنوز هم محل بحث است. عده‌ای جمیز واتسون و فرانسیس کریک را به سرقت علمی متهم می‌کنند. برخی دیگر معتقدند که تبعیض جنسیتی نسبت به روزالیند فرانکلین، او را از افتخار کشف محروم کرده است. با این حال، خود فرانکلین اعتراضی به این موضوع نداشت و با کریک همیشه دوست ماند. چنان‌که، حتا زمانی که فرانکلین تحت درمان بود، برای مدتی در خانه کریک ماند و با همسر او دوستی نزدیکی پیدا کرد.

به هر حال، روزالين فرانكلين، در سال ۱۹۵۱، به همراه يكی از دانشجويان به‌نام رايموند گوسلينگ، مجموعه‌ای از تصويرهای پراش پرتوی ايكس با كيفيت بالا، از بلور دی‌ان‌ای تهيه كرد. او با استفاده از اين تصويرها توانست، ابعاد دی‌ان‌ای را محاسبه كند و به‌درستی نتيجه گرفت كه گروه‌های فسفات در بيرون مولكول دی‌ان‌ای قرار دارند. به‌علاوه، تشخيص داد، دی‌ان‌ای به دو شكل A و B وجود دارد و شكل راستين دی‌ان‌ای، همان شكل B است. تصويری كه او از بلور شكل B تهيه كرد، در روشن شدن ساختمان سه بعدی دی‌ان‌ای نقش به‌سزايی داشت. آن تصوير را موريس ويكلينز (بدون اجازه‌ی فرانكلين) در اختيار واتسون و كريك قرار داد (واتسون در كتاب خود، كه با نام مارپيچ مضاعف در ايران منتشر شده است، به اين حقيقت اشاره كرده است.)

گذشته از این، فرانکلین دریافت که دی‌ان‌ای با نگرش به میزان نم هوای پیرامون، می‌تواند دو شکل متفاوت داشته باشد و بنابراین نتیجه‌گیری کرد که بخش فسفات مولکول در سمت بیرونی آن قرار دارد. اندکی بعد او با به‌کارگیری تصاویر اشعه ایکس فهمید که دی‌ان‌ای در حالت «نمناک» از همگی ویژگی‌های یک مارپیچ برخوردار است؛ این احتمال که حالت دیگر مولکول دی‌ان‌ای نیز به شکل مارپیچی باشد به ذهن او خطور کرد، ولی نمی‌خواست تا زمانی که شواهد پایانی برای این حدس پیدا کند آن‌را اعلام نماید. در ژانویه ۱۹۵۳ ویلکینز که از به نتیجه رسیدن تحقیقات ناامید شده بود، نتایج تحقیقات فرانکلین را بدون اطلاع و خشنودی او، با واتسون در میان گذاشت. واتسون و کریک با به‌کارگیری این نتایج مدلی بسیار شگفت‌انگیز را برای ساختار دی‌ان‌ای پیشنهاد نمودند. آن‌ها مولکول را به‌گونه دو زنجیر مارپیچی در برگیرنده نوکلئوتیدها تصور کردند که یکی از آن‌ها بالا می‌رفت و دیگری پایین می‌آمد. کریک که به تازگی یافته‌های شارگاف را هم مطالعه کرده بود کوشش کرد با استفاده از آن‌ها روش قرار گرفتن بازها را در مولکول دی‌ان‌ای مشخص کند. او اظهار کرد که بازها در میانه این مارپیچ دوتایی دو به دو به هم متصل می‌شوند تا فاصله میان دو مارپیچ ثابت بماند. آن‌ها ادعا کردند که هر یک از این دو مارپیچ مولکول دی‌ان‌ای می‌تواند به‌نام قالبی برای ایجاد دیگری بهره‌گیری شود. در تقسیم سلولی این دو رشته از هم جدا می‌شوند و بر روی هر یک از آن‌ها یک نمونه جدید همانند رشته مقابل پیشین ساخته می‌شود. با این روش بدون این‌که ساختار دی‌ان‌ای عوض شود، یک دی‌ان‌ای همانند آن فرآوری می‌شود. در اندک مواردی که در این روند خطایی پیش بیاید، گواه «جهش» خواهیم بود. مدل آن‌ها چنان با اطلاعات برآمده از آزمایش‌ها مطابقت داشت که بی‌درنگ مورد قبول همه واقع شد. کشف ساختار دی‌ان‌ای را می‌توان مهم‌ترین یافته زیستی در صد سال گذشته دانست.

با این حال، در ٢۵ آوریل ۱۹۵٣، مجله‌ی نیچر، یک مقاله از آزمایشگاه کاوندیش کمبریج، که در اصل نامه‌ای کوتاه واتسون و کریک بود و آن را مهم‌ترین نوشته علمی دوران معاصر می‌دانند و دو مقاله از کالج سلطنتی لندن، که کار ویلکینز و فرانکلین بودند، را با موضوع ساختار مالکولی دی‌ان‌ای چاپ کرد.

هرچند دو مقاله‌ی ویلکینز و فرانکلین به اندازه مطلب واتسون و کریک مورد توجه قرار نگرفتند، چون برخلاف آن، مدلی را برای مولکول دی‌ان‌ای پیشنهاد نکرده بودند؛ ولی واتسون و کریک در نامه‌ای که برای انتشار مقاله به نیچر نوشته بودند، گفته بودند: «آگاهی از ماهیت کلی کارهای فرانکلین و همکارانش در کینگز کالج از محرک‌های آن‌ها برای مقاله بوده است.»

در مقاله‌ای که در نشریه نیچر منتشر شد، در واقع، جیمز واتسون و فرانسیس کریک پاسخ خود را به یکی از بنیادی‌ترین پرسش‌های زیست‌شناسی، این‌که موجودات زنده چگونه خود را بازسازی می‌کنند، منتشر کردند. این دو دانشمند دانشگاه کمبریج، درباره ساختار ماده‌ای شیمیایی به‌نام دی‌اوکسی‌ریبونوکلئیک اسید یا همان دی‌ان‌ای توضیح دادند. به‌طور خلاصه، این مولکول از دو رشته مارپیچ تشکیل شده است که دور یکدیگر پیچ خورده‌اند.

فرانکلین به کشف ساختار دی‌ان‌ای بسیار نزدیک شده بود، اما تعلل او در پیگیری و اصرار بی‌مورد بر محاسبات ریاضی، او را از این کشف دور کرد. واتسون می‌گوید که اگر او و کریک در ماه فوریه به نتیجه نرسیده بودند، احتمالاً فرانکلین معما را حل می‌کرد: «اگر روزالیند به فکر کردن به دی‌ان‌ای ادامه می‌داد و این کار را رها نکرده بود (می‌توانست جواب را پیدا کند).»

به‌علاوه، فرانکلین در نتیجه‌گیری بسیار محتاط بود برعکس واتسون و کریک که کمی در این زمینه بی‌مهابا بودند. در حالی که «حتی یک آزمایش» هم برای انتشار مقاله خود انجام ندادند؛ اما تحسینی که از آن‌ها شد، به دلیل خلاقیت حیرت‌انگیزشان نابه‌جا نبود.

بنابراین، در سال ۱۹٦۲، واتسون و کریک و ویلکینز به‌خاطر کشف ساختمان دی‌ان‌ای به‌صورت مشترک جایزه نوبل دریافت کردند. در حالی که از فرانکلین نامی برده نشد چون نوبل به افرادی که درگذشته‌اند داده نمی‌شود. در عین حال، از این‌که نام فرانکلین در جایزه ذکر نشده، به‌شدت انتقاد شده است. معمولاً کمیته نوبل نام نامزدهای هر جایزه را محرمانه نگه می‌دارد، اما بعد از گذشت ۵۰ سال بایگانی آکادمی نوبل در دسترس همگان قرار می‌گیرد.

در سال ۲۰۰۸ میلادی، بسیاری منتظر بودند که ببینند آیا نام فرانکلین در بین نامزدها بود یا نه و پاسخ منفی بود. نام او در بین نامزدهای هیچ کدام از جوایز فیزیولوژی، پزشکی یا شیمی در سال ۱۹۵۸ میلادی نبود. در آن زمان او زنده بود.

کتابی که در سال ۱۹۶۸ میلادی، جیمز واتسون به‌عنوان روایتی شخصی از ماجرای کشف ساختار دی‌ان‌ای نوشت و یکی از پرفروش‌ترین کتاب‌های علمی شد، اعتراض بسیاری، از جمله کریک و ویلکینز را برانگیخت. آن‌ها معتقد بودند که واتسون تصویری مخدوش از یک فرآیند علمی ارائه کرده و غیر از خودش، از همه تصویری منفی نشان داده است.

تا پیش از چاپ این کتاب تقریباً کسی روزالیند فرانکلین را نمی‌شناخت، اما به گفته ویلکینز، واتسون فرانکلین را از همه منفی‌تر تصویر کرده بود: زنی غیرقابل تحمل که همه از او می‌ترسیدند.

واتسون می‌گوید که اگر او و کریک در ماه فوریه به نتیجه نرسیده بودند، احتمالاً فرانکلین معما را حل می‌کرد: «اگر روزالیند به فکر کردن به دی‌ان‌ای ادامه می‌داد و این کار را رها نکرده بود (می‌توانست جواب را پیدا کند).»

همو می‌افزاید: «ما نمی‌دانستیم که همزمان با ما او هم به این نتیجه رسیده که دی‌ان‌ای مارپیچی دو رشته‌ای است.»

واتسون در گفتگو با نشریه معتبر ساینتیفیک امریکن گفته بود که بهترین حالت این بود که به او و کریک، نوبل فیزیولوژی یا پزشکی و به ویلیکنز و فرانکلین نوبل شیمی داده می‌شد.

اگرچه فرانکلین به‌علت مرگ نابه‌هنگام در سن ٣٨ سالگی، سهمی از این جایزه نداشت، و حتا در ابتدا نقش به‌سزای او در کشف دی‌ان‌ای هم نادیده گرفته شد؛ اما بعدها تحقیقات مختلفی کنار گذاشته شدن ناحق نام او به‌اثبات رساند و نقش او در این کشف به‌رسمیت شناخته شد.


[] يادداشت‌ها




[] پيوست‌ها

روزالیند فرانکلین، نسخه‌ی اول دانشنامه‌ی آریانا
...


[] پی‌نوشت‌ها

...


[] جُستارهای وابسته






[] سرچشمه‌ها







[] پيوند به بیرون

[۱ ٢ ٣ ۴ ۵ ٦ ٧ ٨ ٩ ۱٠ ۱۱ ۱٢ ۱٣ ۱۴ ۱۵ ۱٦ ۱٧ ۱٨ ۱۹ ٢٠]

رده‌ها:زندگی‌نامه:شیمی‌دانان