Das wichtigste Foto für die Biologie des 20. Jahrhunderts

Rosalind Franklin hatte die grundlegende Struktur der DNA schon in ihr Laborbuch notiert: Es musste eine Helix sein, mit gestapelten Basen und einem außenliegenden Rückgrat aus Phosphaten. Damit war sie James Watson und Francis Crick um einiges voraus.

Photograph 51, 1952 von Rosalind Franklin aufgenommen.

Photograph 51, 1952 von
Rosalind Franklin aufgenommen.

Die beiden „Wissenschafts-Chaoten“, mit denen Franklin offenbar ein ambivalentes kollegiales Verhältnis pflegte, bauten erst später das Modell der Struktur mit ihrer Doppelhelix. Den entscheidenden Denkanstoß dazu bekamen sie, nachdem Franklins Kollege Maurice Wilkins ihnen erlaubte, einen Blick auf unveröffentlichte Daten von Franklin zu werfen*. Beim Anblick von „Foto 51“ erkannten sie sofort: nur eine Helix kann ein solches Röntgenbeugungsmuster erzeugen. Crick hatte sich zuvor mit helikalen Proteinen beschäftigt und konnte aus dem charakteristischen Kreuz sofort einige wichtige Helixparameter abschätzen. Auf Basis von Franklins Daten publizierten sie ihr theoretisches Modell 1953 in Nature, aber ohne dabei Wilkins oder Franklin entsprechend zu würdigen. Zusammen mit Maurice Wilkins bekamen die beiden für ihre Entdeckung 1962 den Nobelpreis. Franklin war da schon vier Jahre tot.

„Foto 51“ entstand, nachdem Franklin Röntgenlicht durch einen winzigen Kristall aus DNA-Fasern schickte. Die Röntgenstrahlen werden an den Elektronenhüllen der Moleküle gestreut und durch die regelmäßige Natur innerhalb des Kristallgitters verstärken sich die Wellen oder löschen sich gegenseitig aus, sodass man hinter dem Kristall ein Interferenzbild aufnehmen kann, das Rückschlüsse auf die dreidimensionale Anordnung der Atome erlaubt. Bis heute klärt man so die Struktur von Biomolekülen auf und füllt ganze Datenbanken damit. Blognachbar Joachim Schulz baut sogar ultrastarke Röntgenlaser, mit denen man mikroskopisch kleine Kristalle innerhalb von Sekundenbruchteilen zerschießt, und währenddessen man Unmengen an Daten über die 3D-Struktur gewinnt. Es hat sich einiges getan in den letzten 60 Jahren!

Man muss die Mechanismen der Röntgenkristallographie nicht im Detail verstehen; aber bewaffnet mit einem Laserpointer und einem Kugelschreiber kann man ganz einfach selbst ein solches Helix-Kreuz erzeugen, damit ein bißchen Wissenschaftsgeschichte rekapitulieren und vielleicht sogar nachempfinden, weshalb es Watson so sehr inspirierte.

Wie das geht, zeigt Professor McBride von der Yale University in dem folgenden, für mich absolut erleuchtenden Video ab Minute 39:52.

Man muss keine Glühwendel nehmen, wie es McBride im Video tut. Die Spiralfeder aus einem Kugelschreiber reicht dafür schon aus:

Die Feder aus dem Kugelschreiber nehmen ...

Die Feder aus dem Kugelschreiber nehmen, in geringer Entfernung seitlich hindurchleuchten …

... und das Interferenzmuster in Form eines „X“ in ca. 3 m Entfernung betrachten.

… und das Interferenzmuster in Form eines „X“ in ca. 3 m Entfernung betrachten.

Bei der Frage nach der Entdeckung der DNA-Struktur werden die meisten an Watson und Crick denken. Die beiden haben in der Tat das theoretische Modell erdacht und es auch zuerst publiziert, allerdings ohne „Rosy, die mal was mit ihren Haaren machen muss“ als Mitautorin zu vermerken. Inzwischen ist es aber weithin anerkannt, dass Franklin (oder auch der Doktorand, der das eigentliche Bild aufgenommen hat) die entscheidenden experimentellen Daten zu der Entwicklung beigesteuert hat. Letztlich hat es Franklin aber nichts genutzt, dass sie ihre Gedanken schon vor Watson und Crick notierte, da sie sie nicht publiziert hat. Erst seit relativ kurzer Zeit sind diese Notizen öffentlich, sodass man ihre Leistung entsprechend würdigen kann.

***

P.S.: Wer doch noch Lust hat, die zugrundeliegenden Prinzipien zu verstehen, kann sich die Vorlesungen 5 und 6 aus McBrides Vorlesungsreihe anschauen.

Dank an Lucy P.!

Martin Ballaschk ist Biologe, enthält Glutamat und ist auch noch stolz drauf! Er bloggt hier über Dinge, die ihn erstaunen, aufregen oder die er einfach für sich und seine Mitmenschen aufarbeiten möchte. Beruflich als Kommunikator an einem Berliner Forschungszentrum, hier privat.

10 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Martin Ballaschk schrieb (29. Oktober 2013):
    > Rosalind Franklin hatte die grundlegende Struktur der DNA schon in ihr Laborbuch notiert: Es musste eine Helix sein, mit gestapelten Basen und einem außenliegenden Rückgrat aus Phosphaten. […]
    > Letztlich hat es Franklin aber nichts genutzt, dass sie entscheidende Gedanken schon vor Watson und Crick notierte, da sie sie nicht publiziert hat.

    Letztlich scheinen Rosalind Franklins Notizen dennoch öffentlich genug, um ihren Beitrag (u.a. in öffentlichen Blogs) entsprechend zu würdigen.

    > Inzwischen ist es aber weithin anerkannt, dass Franklin die entscheidenden experimentellen Daten zu der Entwicklung beigesteuert hat.

    Offenbar (vgl. http://en.wikipedia.org/wiki/Photo_51 ) ist daneben u.a. auch Raymond Gosling zu erwähnen.

    • Hallo,

      ich meinte mit der zitierten Stelle, dass Franklin ihre Erkenntnisse ja hätte vor Watson und Crick publizieren können, dann wäre sie nicht „ausgebootet“ worden. Ob sie das aber gekonnt hätte, oder ob sie das je als „scoop“ empfunden hat, weiß ich natürlich nicht. Immerhin hat sie IIRC in der selben Ausgabe von Nature etwas über dei B-Form publiziert.

      Das mit Gosling hatte ich gar nicht gewusst, danke für den Hinweis. Da muss ich überlegen, wie ich das im Artikel unterbringe. Wenn ich noch mehr Namen hineinbringe, wird es ziemlich unübersichtlich, glaube ich.

      Viele Grüße

      Edit: Ich habe den letzten Absatz ein wenig angepasst.

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  3. Vielen Dank erstmal für den Trick mit dem Laserpointer, den kann ich gut gebrauchen.

    Zur DNA-Struktur und den unterschiedlichen Beiträgen der Wissenschaftler: Vor ein paar Jahren hatte ich mal gelesen (frag nicht wo), dass der Schweizer Forscher Rudolf Singer bereits in den 1920er Jahren der Meinung war, dass die DNA ein Makromolekül (die damals vorherrschende Meinung war wohl, sie liege kolloidal vor und Makromoleküle größer als ein paar hundert Dalton gäbe es nicht) mit einem strickleiterartigen Aufbau sei. Das hatte ein Journalist recherchiert (und einen Preis dafür bekommen), der den Doktoranden interviewt hat, der damals die DNA-Präparation aus frischen morgens vom Schlachthof geholten Thymusdrüsen etabliert hatte. Leider finde ich im Netz nichts mehr, aber vielleicht kann ja jemand Anderer helfen. Was man allerdings noch leicht findet, ist, dass die DNA für das berühmte Bild aus Singers Labor kam. Wenn der Kontakt mit Singer auch sonst eng war, ist der Sprung von der Strickleiter zur verdrehten Strickleiter nicht mehr ganz so groß und es ist wie so oft bei großen Forschungsleistungen, dass das Ergebnis nicht als einzelner Leuchtturm steht sondern nur eine Synopse des damaligen Wissenstands plus einer Prise Genialität war. Das soll auf keinen Fall die Leistung von Franklin, Crick und Watson kleinreden, denn auf die Prise kommt es ja an!

    • Sehr schön und danke für die Ergänzung und Bereicherung! Dafür liebe ich das Bloggen (und das Kommentarelesen)! 🙂

      Ich hatte auch auf Twitter gefragt, ob jemand etwas zu Signer wüsste, aber da hatte sich dieses Mal niemand gemeldet.

  4. Hab gerade, weil es jetzt dunkel ist, meinen Laserpointer rausgeholt – klappt bestens!

    Wie ein Buchstabendreher die Recherche erschweren kann – weil ich den Artikel vor mehreren Jahren gelesen hatte, wusste ich nicht mehr, ob Singer oder Signer, erhielt aber bei Singer sofort einen Treffer bei Google Books, der mir seriös erschien. Als ich dann über Umwege den Artikel auf den Seiten der Uni Bern endlich gefunden hatte, habe ich gemerkt, dass man mit der richtigen Schreibweise schon genügend Treffer bekommt.

  5. Pingback: Umleitung: Funkes Zeitungsschlacht(en), Ökonomie, Deutsch-Türken, Spionage, Wissenschaft, Kirche und mehr. | zoom

  6. „Das wichtigste Foto für die Biologie des 20. Jahrhunderts“

    …..das kann man wohl sagen! Aber nicht nur für die Biologie.

    Danke dafür und den Artikel. Dass ein Foto der Anfang war, wusste ich noch nicht.

    • >
      PS:
      Danke für den Link zu dem hervorragenden Artikel von Matthias Meili über Rudolf Signer. Neben den detaillierten wissenschaftlichen Informationen zeigt er anschaulich, wie es Forschern gehen kann. Und man bekommt eine Vorstellung, wer letztlich alles an dieser epochalen Entdeckung beteiligt war.

      So etwas Ähnliches, wie die Geschichte mit Staudinger, dem Doktorvater von Signer, und dessen seinerzeit belächelten ungewöhnlichen These von Riesenmolekülen ist wohl auch derzeit im Hintergrund, fern der größeren Öffentlichkeit, in Bezug auf weitere Erkenntnise über die DNA im Gange. Oder weiß man hier, dass sie noch ‚ein bisschen was‘ anderes als ein biochemischer Speicher unserer Erbinformationen ist?

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