เจมส์ ดี. วัตสัน

เจมส์ วัตสัน
วัตสัน ในปี 2555
เกิด	เจมส์ ดิวอี วัตสัน (1928-04-06) 6 เมษายน ค.ศ. 1928 ชิคาโก, อิลลินอย, สหรัฐอเมริกา
สัญชาติ	อเมริกัน
ศิษย์เก่า	มหาวิทยาลัยชิคาโก (ปริญญาตรี, 2490) มหาวิทยาลัยอินเดียนา (ปริญญาเอก, 2493)
มีชื่อเสียงจาก	โครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลีอิก, อณูชีววิทยา
คู่สมรส	อลิซาเบธ ลูวิส (สมรส 2511)
บุตร	2
รางวัล	Albert Lasker Award for Basic Medical Research (1960) Member of the National Academy of Sciences (1962) รางวัลโนเบล (1962) John J. Carty Award (1971) Foreign Member of the Royal Society (1981) EMBO Membership (1985) Copley Medal (1993) Lomonosov Gold Medal (1994)
ลายมือชื่อ

เจมส์ ดิวอี วัตสัน (อังกฤษ: James Dewey Watson; 6 เมษายน พ.ศ. 2471) นักอณูชีววิทยาชาวอเมริกัน ได้รับการยอบรับว่าเป็นผู้ค้นพบโครงสร้างโมเลกุลของดีเอ็นเอร่วมกับฟรานซิส คริกและมอริส วิลคินส์ โดยได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ มีผลงานการตีพิมพ์คือบทความ โครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลีอิก

ชีวิตในเยาว์วัย

เจมส์ ดี. วัตสัน เกิดที่เมืองชิคาโก รัฐอิลลินอย เมื่อเป็นเด็ก วัตสันสนใจเรื่องการดูนกเนื่องจากบิดาซึ่งเป็นนักธุรกิจเป็นนักดูนกสมัครเล่น เมื่ออายุ 12 ขวบวัตสันได้เข้าร่วมรายการ “ควิสคิดส์” ซึ่งเป็นรายการวิทยุที่เป็นที่นิยมกันมากในขณะนั้นซึ่งเป็นรายการสำหรับเด็ก “แก่แดด” หรือเด็กที่เก่งเกินวัยมาตอบคำถามยากๆ เมื่ออายุ 15 วัตสันได้เข้าเรียนในมหาวิทยาลัยชิคาโก โดยนโยบายเสรีของโดเบิร์ต ฮัทชินส์ อธิการบดีและนักการศึกษาผู้มีชื่อเสียงในขณะนั้น ในระหว่างเรียนวัตสันพยายามหลีกเลียงวิชาเคมีเท่าที่จะหลีกได้เพราะไม่ใคร่ชอบ แต่หลังจากการอ่านหนังสือเรื่อง “ชีวิตคืออะไร?” ของแอร์วีน ชเรอดิงเงอร์ ในปี พ.ศ. 2489 วัตสันได้เปลี่ยนแนวทางการเรียนจากสาขา “ปักษีวิทยา” มาเป็น พันธุกรรมศาสตร์และได้รับปริญญาตรีด้านสัตววิทยา เมื่อ

ปี พ.ศ. 2490 เจมส์ ดี. วัตสัน เกิดความสนใจในงานของซาลวาดอร์ ลูเรีย ซึ่งลูเรียได้ร่วมรับรางวัลโนเบลสำหรับ “งานทดลองลูเรีย-เดลบรูกค์” ที่เกี่ยวกับธรรมชาติของการกลายพันธุ์ ลูเรียเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มนักวิจัยที่กระจายกันออกไปใช้ประโยชน์จากการใช้ไวรัสไปติดเชื้อในตัวแบคทีเรียเพื่อจะได้ตรวจหาพันธุกรรมได้ ลูเรียและแมกซ์ เดลบรุกค์นับเป็นผู้บุกเบิกและเป็นผู้นำใน “กลุ่มไวรัสทำลายแบคทีเรีย” ที่นับเป็นกระบวนการสำคัญของนักพันธุกรรมศาสตร์ที่มาทางระบบการทดลอง เช่นการใช้โดรโซฟิลา (แมลงวันผลไม้ชนิดหนึ่ง) มาสู่พันธุกรรมจุลินทรีย์

ในต้นปี พ.ศ. 2491 วัตสันเริ่มงานวิจัยปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการทดลองของลูเรียที่มหาวิทยาลัยอินเดียนา และในฤดูร้อนนั้น วัตสันได้พบกับเดลบรุค ในอพาร์ตเมนต์ของลูเรีย และอีกครั้งในฤดูร้อนนั้น ในระหว่างการเดินทางไปเยือนหอทดลอง “โคลด์สปริง” “กลุ่มไวรัสทำลายแบคทีเรีย” เป็นตัวกลางเชื่อมกับพวกปัญญาชน ซึ่งวัตสันเองได้กลายเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่กำลังอยู่ในกระบวนการทำงาน ที่สำคัญคือสมาชิกของ “กลุ่มไวรัสทำลายแบคทีเรีย” มีความสำนึกว่าพวกตนกำลังต่างก็อยู่ในเส้นทางที่กำลังนำไปสู่การค้นพบธรรมชาติด้านกายภาพของยีนส์ ในปี พ.ศ. 2492 วัตสันลงวิชาเรียนกับเฟลิกซ์ เฮาโรวิวิทซ์ซึ่งรวมแนวคิดยุคนั้นที่ว่า: คือโปรตีนและยีนส์สามารถสำเนาสร้างตัวเองเพิ่มได้ องค์ประกอบสำคัญอีกอย่างหนึ่งของโครโมโซม คือ ดีเอ็นเอนั้นเข้าใจกันโดยหลายคนว่าเป็น “นิวคลีโอไทด์สี่หน้าที่โง่เง่า” ที่ทำหน้าที่เพียงการเป็นโครงสร้างรองรับโปรตีน อย่างไรก็ดี ในระยะเริ่มแรกนี้ วัตสัน ภายใต้อิทธิพลของกลุ่ม “กลุ่มไวรัสทำลายแบคทีเรีย” ได้ตระหนักถึงงานของออสวอลด์ เอเวรี ซึ่งแนะว่า ดีเอ็นเอเป็นโมเลกุลพันธุกรรมโครงการวิจัยของวัตสันเกี่ยวข้องกับการใช้รังสีเอกซ์มาทำให้ไวรัสที่ทำลายแบคทีเรีย (phage) อ่อนตัวลง วัตสันได้จบการศึกษาระดับปริญญาเอกสาขาสัตววิทยาที่มหาวิทยาลัยอินเดียนาเมือ พ.ศ. 2493 และได้เดินทางไปยุโรปเพื่อทำงานวิจัยระดับหลังปริญญาเอก ตอนแรกรับหน้าที่เป็นหัวหน้าห้องทดลองทางชีวเคมีของเฮอร์มาน คัลคาร์ในในโคเปนเฮเกนผู้ซึ่งสนใจในกรดนิวคลีอิกและได้พัฒนาความสนใจในตัวไวรัสที่ทำลายแบคทีเรียเพื่อใช้เป็นระบบการทดลอง

เวลาของวัตสันที่อยู่ในโคเปนเฮเกนช่วยให้เกิดผลดีที่ตามมา วัตสันได้มีโอกาสทำการทดลองกับโอล มาอโล (สมาชิกคนหนึ่งในกลุ่ม “ไวรัสทำลายแบคทีเรีย”) ที่มียังคงความเชื่อมั่นว่าดีเอ็นเอคือโมเลกุลพันธุกรรมซึ่งวัตสันได้เรียนรู้การทดลองประเภทนี้มาก่อนแล้วในฤดูร้อนก่อนที่หอทดลองโคลด์สปริง การทดลองเกี่ยวกับการใช้ฟอสเฟตกัมมันต์เป็นตัวค้นหาแล้วพยายามชี้ว่าองค์ประกอบโมเลกุลของไวรัสทำลายแบคทีเรียอันใดที่ไป “ติด” เชื้อแบคทีเรียเป้าหมายที่กำลังถูกไวรัสทำลาย วัตสันไม่เคยร่วมพัฒนาใดๆ ในงานนี้กับคัลคาร์แต่ได้ไปร่วมประชุมกับคัลคาร์ที่อิตาลี และได้เห็นงานของมอริส วิลคินส์ที่กล่าวถึงข้อมูลดีเอ็นเอที่ได้จากการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ ถึงตอนนี้ วัตสันค่อนข้างมั่นใจว่า ดีเอ็นเอมีโครงสร้างโมเลกุลชัดเจนที่สามารถแก้ปัญหาได้

โครงสร้างของดีเอ็นเอ

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2494 วัตสันเริ่มงานที่หอคาร์เวนดิช ภาควิชาฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ที่ซึ่งวัตสันได้พบกับฟรานซิส คริก วัตสันและคริกได้ร่วมงานทางปัญญากันอย่างจริงๆ จังๆ ทำให้ทั้งสองคนสามารถค้นพบโครงสร้างของดีเอ็นเอได้ในเวลาเพียงปีครึ่ง คริกสามารถแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์และสร้างสมการที่กำกับทฤษฎีการเบนตัวของเกลียวได้ ส่วนวัตสันก็ได้รู้ผลหลักๆ ของดีเอ็นเอทั้งหมดของกลุ่ม “ไวรัสทำลายแบคทีเรีย” ปลายปี พ.ศ. 2494 มาแล้ว วัตสันและคริกได้เริ่มการติดต่อแลกเปลี่ยนความรู้อย่างไม่เป็นทางการกับวิลกินส์ ในเดือนพฤศจิกายน วัตสันได้เข้าร่วมสัมมนาที่จัดโดย โรซาลินด์ แฟรงคลิน ซึ่งเธอได้กล่าวถึงข้อมูลเกี่ยวกับการเบนเลี้ยวของรังสีเอกซ์ที่เธอร่วมงานกับ เรย์มอนด์ โกสลิง ข้อมูลบ่งว่าดีเอ็นเอเป็นรูปเกลียวบางอย่าง หลังจากการสัมมนาระยะหนึ่ง วัตสันและคริกก็ได้สร้างหุ่นจำลองดีเอ็นเอที่คลาดเคลื่อนที่มีฟอสเฟตเป็นสันแกนอยู่ด้านในของโครงสร้างซึ่งแฟรงคลินแย้งว่าไม่อยู่ข้างในแต่จะต้องอยู่ข้างนอกแน่นอน ทั้งวัตสันและคริกก็ได้เห็นว่าเป็นเช่นนั้นจริงตามความเห็นของแฟรงคลิน และใช้ข้อมูลนี้มากำหนดโครงสร้างของเกลียว มอริส วิลคินส์ เป็นผู้นำเอาการค้นพบของแฟรงคลินมาให้วัตสันและคริกโดยที่แฟรงคลินไม่ได้รับการแจ้งให้ทราบ ในปี พ.ศ. 2495 นักชีวเคมีหลายคนอย่าง อเล็กซานเดอร์ ท็อดด์ สามารถบ่งชี้รายละเอียดทางโครงสร้างเคมีของสันแกนดีเอ็นเอได้แล้ว

ระหว่างปี พ.ศ. 2495 คริกและวัตสันได้ถูกร้องขอไม่ให้ทำงานเพื่อสร้างหุ่นจำลองโครงสร้างของโมเลกุลดีเอนเอ โดยวัตสันถูกมอบงานที่เป็นทางการ โดยให้ไปทำการทดลองเกี่ยวกับการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ที่มีต่อไวรัสใบยาสูบซึ่งเป็นไวรัสตัวแรกที่ค้นพบได้รับการบ่งชี้ (พ.ศ. 2429) และแยกบริสุทธิ์ได้ (พ.ศ. 2478) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเผยให้เห็นว่าผลึกของไวรัสนี้เกิดอยู่ในพืชที่ติดโรค จึงน่าจะเป็นไปได้ที่จะแยกไวรัสตัวนี้ออกมาศึกษาได้ โดยใช้การเบนเลี้ยวของรังสีเอกซ์ ได้มีการเก็บรวมรวมภาพไวรัสที่ได้จากการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์มาตั้งแต่ก่อนสงคราม ครั้นถึง พ.ศ. 2493 วัตสันก็สามารถสรุปจากภาพรังสีเอกซ์ทั้งหลายได้ว่าไวรัสโมเสกต้นยาสูบมีโครงสร้างเป็นเกลียว แม้จะมีงานที่ถูกมอบหมายให้ดังกล่าวอยู่แล้ว ความท้าทายในความน่าฉงนของดีเอ็เอก็มาล่อและเย้ายวนใจ และกับเพื่อน คือคริกก็ได้เริ่มร่วมกันคิดถึงโครงสร้างของดีเอนเอกันอีกครั้งหนึ่ง

ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2495 ลูเรีย อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของวัตสันจะได้มาปาฐกถาในการประชุมในอังกฤษ แต่ลูเรียก็ถูกห้ามเดินทางด้วยเหตุการเมืองสงครามเย็น วัตสันจึงใช้เวลาตามกำหนดการของลูเรียบรรยายถึงเรื่องงานจองเขาเกี่ยวกับดีเอ็นเอกัมมันต์ และผลงานของกลุ่ม “ไวรัสทำลายแบคทีเรีย” ว่าวัสดุในไวรัสฟาจส์นั้นก็คือดีเอ็นเอนั่นเอง รายงานการประขุมบันทึกไว้ว่าวัตสันได้ถกเถียงอภิปรายในเรื่องต่างๆ ที่ได้มีการค้นพบก่อนหน้านั้นโดยนักวิจัยหลายคน เช่นเรื่องการคำนวณขนาดของโมเลกุลของดีเอ็นเอโดยใช้วิธีการเบนเลี้ยวของรังสีเอกซ์ ซึ่งสรุปจากผลการศึกษาหลายแหล่งรวมทั้งข้อมูลจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน พบว่า โมเลกุลของดีเอ็นเอมีขนาดประมาณ 2 นาโนเมตร

วัตสันและคริกได้ประโยชน์จากโชค 2 ชั้นที่เกี่ยวกับการเดินทาง คือเมื่อ พ.ศ. 2495 อย่างแรก จากการเดินทางมาอังกฤษ ของเออร์วิน ชาร์กาฟฟ์ เมื่อ พ.ศ. 2495 ที่สร้างแรงดลใจให้วัตสันและคริกศึกษาด้านชีวเคมีในนิวคลีโอไทด์ให้มากขึ้นซึ่งประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์พื้นฐานอยู่ 4 ตัวคือ กวานีน (G) , ไซโทซีน (C) , อะดีนีน (A) , และ ไทมีน (T) “สัดส่วนชาร์กาฟฟ์ ที่เรียกกันนั้น เป็นผลของการทดลองที่ได้แสดงให้เห็นแล้วว่าฐานของมันจับคู่อยู่ในดีเอ็นเอ ซึ่งในนั้นปริมาณของ G เท่ากับ C และปริมาณของ A เท่ากับ T เจอรี โดนาฮิวอธิบายให้วัตสันและคริกฟังเกี่ยวกับโครงสร้างที่ว่าถูกต้องมี 4 ฐาน การเดินทางครั้งที่ 2 เกี่ยวกับเหตุการณ์ที่แผนการเดินทางมาอังกฤษของไลนัส พอลิงถูกระงับด้วยเหตุผลของสงครามเย็น จึงไม่มีโอกาสเจาะเข้าถึงข้อมูลจากการเบนเลี้ยวของรังสีเอกซ์เกี่ยวกับดีเอ็นเอที่คิงส์คอลเลจ จนกระทั่งมีการตีพิมพ์ใน พ.ศ. 2496

ในปี พ.ศ. 2496 คริกและวัตสันก็ได้รับอนุญาตโดยผู้อำนวยการหอทดลองฯ ให้ดำเนินงานเรื่องดีเอ็นเอต่อได้ และวิลกินส์ก็ได้พยายามทำแบบจำลองดีเอ็นเอขึ้น

การประสบผลสำเร็จ

เจมส์ วัตสัน (กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2546

ส่วนสำคัญในความสำเร็จในส่วนของวัตสันได้แก่การค้นพบฐานคู่ของนิวคลีโอไทด์ซึ่งเป็นหัวใจหรือหน้าที่สำคัญสำหรับโครงสร้างและการทำงานของดีเอ็นเอ สิ่งสำคัญที่ทำให้การค้นพบเป็นผลสำเร็จคือการทำตามรูปแบบวิธีการของพอลิง คือเล่นอยู่กับหุ่นจำลองของดีเอ็นเอ

โดยที่ทั้งสองคนต้องคอยโรงซ่อมสร้างที่หอคาเวนดิชเพื่อสร้างหุ่นด้วยเครื่องมือจากดีบุก วัตสันจึงสร้างหุ่นจำลองเองจากกระดาษและมีดคัตเตอร์ ไม้บรรทัดและกาวเมื่อวันที่ 21 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2496 ประประสบความสำเร็จในการคันพบด้วยการตัดกระดาษ

รายชื่อหนังสืออ่านเพิ่มเติม

• Chadarevian, S. (2002) Designs For Life: Molecular Biology After World War II. Cambridge University Press ISBN 0-521-57078-6
• Chargaff, E. (1978) Heraclitean Fire. New York: Rockefeller Press.
• Chomet, S., ed., (1994) D.N.A.: Genesis of a Discovery London: Newman-Hemisphere Press.
• Hunter, G. (2004) Light Is A Messenger: the life and science of William Lawrence Bragg. Oxford University Press. ISBN 0-19-852921-X
• Robert Olby; 1974) The Path to The Double Helix: Discovery of DNA. London: MacMillan. ISBN 0-486-68117-3; Definitive DNA textbook, with foreword by Francis Crick, revised in 1994 with a 9 page postscript.
• Robert Olby; (2003) "Quiet debut for the double helix" เก็บถาวร 2007-02-07 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน Nature 421 (January 23) : 402-405.
• Ridley, M. (2006) Francis Crick: Discoverer of the Genetic Code (Eminent Lives) New York: Harper Collins. ISBN 0-06-082333-X.
• Watson, J. D. (1968) The Double Helix: A Personal Account of the Discovery of the Structure of DNA. New York: Atheneum.
• Watson, J. D., T. A. Baker, S. P. Bell, A. Gann, M. Levine, and R. Losick, eds., (2003) Molecular Biology of the Gene. (5th edition) New York: Benjamin Cummings ISBN 0-8053-4635-X
• Watson, J. D. (2002) Genes, Girls, and Gamow: After the Double Helix. New York: Random House. ISBN 0-375-41283-2
• Watson, J. D. with A. Berry (2003) DNA: The Secret of Life New York: Random House. ISBN 0-375-41546-7
• Watson, J.D. (2007) "Avoid boring people and other lessons from a life in science" New York: Random House. ISBN 978-0-375-421844 (0-375-41284-0) 366pp
• Wilkins, M. (2003) The Third Man of the Double Helix: The Autobiography of Maurice Wilkins. Oxford: Oxford University Press. ISBN 0-19-860665-6.

แหล่งข้อมูลอื่น

• Double Helix: 50 Years of DNA - Nature celebrates the 50th anniversary.