روزالیند فرانکلین، از پژوهش زغال‌سنگ تا عکس شماره ۵۱
بخش‌های این نوشته
در هفدهم مارچ ۱۹۵۳، روزالیند فرانکلین و ریموند گاسلینگ پیش‌نویسی درباره ساختمان دی‌ان‌ای آماده کردند. نسخه‌ای از آن در آرشیف مانده است. عنوانش از نمک دی‌ان‌ای سخن می‌گوید و در متن، نویسندگان نتیجه بررسی تصویری را دنبال می‌کنند که نزدیک به ده ماه پیش در کینگز کالج لندن ثبت کرده بودند. تصویر در یک ردیف از عکس‌های آزمایشی شماره ۵۱ داشت. فرانکلین و گاسلینگ در پیش‌نویس نوشته بودند که وجود ساختار مارپیچی برای یکی از شکل‌های دی‌ان‌ای «بسیار محتمل» است. چند هفته بعد، نتیجه کارشان در همان شماره مجله نیچر نشر شد که مدل مارپیچ دوگانه را به خوانندگان معرفی کرد.۱، ۲، ۳
عکس شماره ۵۱ بعدها چنان شناخته شد که گاهی همه کار فرانکلین با همان تصویر شرح داده می‌شود. در دفترهایش، عکس بخشی از مجموعه‌ای از مشاهده‌ها، اندازه‌گیری‌ها و پرسش‌هاست. او دو شکل متفاوت از رشته‌های دی‌ان‌ای را بررسی می‌کرد و برای هر یک دنبال توضیحی بود که با تصویرها سازگار باشد. پیش از آن نیز سال‌ها از راه مطالعه مواد دیگری، از زغال‌سنگ تا گرافیت، برای شناخت ساختار چیزهایی کار کرده بود که در نگاه عادی دیده نمی‌شوند.۱، ۴، ۵
سال‌های زغال‌سنگ و پاریس
روزالیند فرانکلین در جولای ۱۹۲۰ در لندن به دنیا آمد. در نیونهام کالج کمبریج علوم طبیعی خواند و در سال‌های جنگ جهانی دوم به کار پژوهشی روی زغال‌سنگ پرداخت. در انجمن پژوهش کاربرد زغال‌سنگ بریتانیا، می‌خواست بداند مواد مختلف تا چه اندازه اجازه عبور گاز را می‌دهند و هنگام گرم‌شدن چه تغییری می‌کنند. پرسش به ساختمان درونی ماده مربوط بود و برای استفاده از زغال‌سنگ هم اهمیت عملی داشت. پژوهش آن سال‌ها پایه رساله دکترای او در کیمیای فزیکی شد.۴، ۵، ۶
پس از جنگ، فرانکلین به پاریس رفت و در لابراتوار مرکزی خدمات کیمیایی دولت فرانسه با ژاک مرینگ کار کرد. آن‌جا تجربه‌اش در بررسی زغال‌سنگ به مطالعه ساختار مواد با پرتو ایکس پیوند خورد. این روش از الگویی استفاده می‌کند که پرتو پس از برخورد با ماده برجا می‌گذارد. پژوهش‌گر از شکل و فاصله نشانه‌های آن الگو درباره ترتیب درونی ماده نتیجه می‌گیرد. کار با زغال‌سنگ و گرافیت به فرانکلین فرصت داد تا خواندن الگوهایی را تمرین کند که در آن‌ها همه اجزای ماده به شکل منظم و ساده کنار هم قرار نگرفته بودند.۴، ۵، ۶
در ۱۹۵۱، مقاله‌ای از فرانکلین درباره مواد کربنی در نشریه انجمن سلطنتی چاپ شد. او در آن مقاله دو گروه از مواد را بر اساس این‌که ساختارشان تا چه حد به گرافیت تبدیل می‌شود بررسی کرد. نتیجه کار به تفاوت در ترتیب اجزای ریز ماده مربوط بود. گزارش داوری جان دزموند برنال درباره همین مقاله در آرشیف انجمن سلطنتی باقی است. برنال دو سال بعد در بیرکبک از فرانکلین دعوت کرد به گروه بلورشناسی بپیوندد. آشنایی علمی او با کار فرانکلین دست‌کم از زمان پژوهش مواد کربنی ثبت شده بود.۱۴، ۱۵
دوره پاریس در توضیح راهی که فرانکلین به لندن برد مهم است. او با تجربه بررسی نمونه‌های دشوار و با مقاله‌هایی درباره ساختار مواد به بریتانیا برگشت. جان رندل در کینگز کالج لندن از او برای پژوهش با پرتو ایکس دعوت کرده بود. در ۱۹۵۱، فرانکلین در آن‌جا با ریموند گاسلینگ، دانشجوی دکترا، روی رشته‌های دی‌ان‌ای کار کرد. گاسلینگ پیش از همکاری با فرانکلین هم در پژوهش روی دی‌ان‌ای سهم داشت. این کار در گروهی انجام می‌شد که موریس ویلکینز و پژوهش‌گران دیگر نیز روی پرسش‌های مربوط به همان ماده کار می‌کردند.۱، ۵، ۶
دو شکل از یک ماده
فرانکلین و گاسلینگ دریافتند که تغییر مقدار آب در نمونه رشته‌ای، شکل الگوی پراش را عوض می‌کند. آن‌ها شکل‌ها را به نامهای «ای» و «بی» از یک‌دیگر متمایز کردند. وقتی آب بیشتری در نمونه بود، شکل بی دیده می‌شد. مطالعه هر شکل به پرسش‌های متفاوتی می‌رسید. اگر پژوهش‌گر تصویر یکی را با تصویری از شکل دیگر مقایسه می‌کرد، باید می‌دانست تفاوت تصویر از شکل ماده آمده یا از شیوه ثبت آن. در یادداشت‌ها و مقاله‌های آن دوره، وابستگی الگو به آب از جمله چیزهایی بود که فرانکلین و گاسلینگ با دقت ثبت کردند.۱، ۴، ۵، ۷
در می ۱۹۵۲، گاسلینگ و فرانکلین تصویری از شکل بی گرفتند که به عکس ۵۱ معروف شد. در تصویر، لکه‌ها به شکل ضربدر در اطراف مرکز قرار گرفته‌اند. این شکل برای پژوهش‌گران نشانه‌ای بود که با یک ساختار مارپیچی سازگار است. جزئیات الگو نیز به اندازه‌گیری فاصله‌های تکرارشونده در رشته کمک می‌کرد. برای کسی که انتظار داشت تصویری شبیه عکس عادی یک شیء ببیند، این صفحه فقط چند ردیف لکه داشت. برای پژوهش‌گری که قواعد پراش را می‌شناخت، موقعیت لکه‌ها اطلاعاتی درباره شکل ماده در اختیار می‌گذاشت.۱، ۲، ۷
فرانکلین برای شکل ای نیز داده جمع می‌کرد. آن شکل الگویی داشت که نیازمند تحلیل جداگانه بود. آرشیف ولکام پیش‌نویس‌ها و یادداشت‌هایی از ۱۹۵۱ تا ۱۹۵۳ را نگهداری می‌کند که در آن‌ها کار روی اثر آب و تفسیر شکل‌های مختلف را می‌توان دنبال کرد. مقاله‌های بعدی فرانکلین و گاسلینگ در مجله بلورشناسی هم جزئیات پژوهش را باز کردند. در این اسناد، عکس ۵۱ کنار تصویرهای دیگر و محاسبه‌هایی قرار می‌گیرد که برای تشخیص آنچه از هر تصویر می‌توان نتیجه گرفت لازم بودند.۴، ۵، ۷
چه کسی چه چیزی را دیده بود؟
اوایل ۱۹۵۳، موریس ویلکینز نسخه‌ای از عکس ۵۱ را به جیمز واتسون نشان داد. به روایت آرشیف کینگز کالج، فرانکلین در آن زمان در آستانه رفتن به بیرکبک بود و گاسلینگ قرار بود با سرپرستی ویلکینز کارش را در کینگز ادامه دهد. واتسون در کمبریج با فرانسیس کریک روی مدل دی‌ان‌ای کار می‌کرد. دیدن تصویر شکل بی برای آن دو یکی از راه‌های دسترسی به شواهد کار لندن بود. در بازسازی‌های تاریخی، گزارش داخلی شورای پژوهش طبی و داده‌های اندازه‌گیری‌شده در کینگز هم اهمیت دارند. چگونگی گردش عکس و گزارش، سال‌ها بعد به بخشی از بحث درباره سهم هر پژوهش‌گر تبدیل شد.۱، ۴، ۸
در پیش‌نویس مارچ، فرانکلین و گاسلینگ برای شکل بی ساختار مارپیچی را محتمل دانستند و درباره جای اجزای مولکول نتیجه‌هایی نوشتند. در ۲۵ اپریل ۱۹۵۳، نیچر سه مقاله را در یک شماره چاپ کرد. واتسون و کریک مدل مارپیچ دوگانه را توضیح دادند. ویلکینز و همکارانش داده‌های پراش خود را گزارش کردند و فرانکلین و گاسلینگ نیز مقاله‌شان را با عکس شکل بی نشر کردند. کنار هم خواندن سه مقاله نشان می‌دهد که مدل پیشنهادی و داده‌هایی که برای سنجیدن آن به کار می‌رفتند، از کار چند نفر در دو محل به دست آمده بودند.۱، ۲، ۳، ۸
گزارش‌های تاریخی درباره جایگاه عکس در این ماجرا به یادداشت‌های بعدی واتسون هم رجوع کرده‌اند. اما از دوره پژوهش، سندهای دیگری باقی است که پرسش‌های گروه لندن را به‌طور مستقل نشان می‌دهند. در کینگز، فرانکلین و گاسلینگ پیش از چاپ مدل کمبریج روی نوشته‌های خود کار می‌کردند و قرار بود داده‌هایشان را به خوانندگان علمی عرضه کنند. نامهای از یکی از پژوهش‌گران کینگز به کریک در جنوری ۱۹۵۳ نیز از برنامه یک سخنرانی فرانکلین و گاسلینگ خبر می‌دهد. این نامه برای تاریخ‌نگاران یکی از راه‌های پی‌گیری رفت‌وآمد اطلاعات میان دو محل است.۱، ۴، ۸
اتاقی در بیرکبک
در مارچ همان سال، فرانکلین به دعوت جان دزموند برنال به بیرکبک کالج رفت. گروه بلورشناسی به دلیل کمبود جا در چند ساختمان در تورینگتن اسکویر کار می‌کرد. در آرشیف چرچیل، یادداشتی به تاریخ شانزدهم دسمبر ۱۹۵۳ از فرانکلین مانده است که در آن نیازهای اتاق کارش در طبقه زیر شیروانی شماره ۲۱ را نوشته است. این یادداشت از جزئیات زندگی روزمره پژوهش خبر می‌دهد. پس از جابه‌جایی، او باید برای گروهی که قرار بود مواد تازه‌ای را با پرتو ایکس بررسی کند جای کار فراهم می‌کرد.۵، ۹
در بیرکبک، فرانکلین و همکارانش به بررسی ساختمان ویروس‌های گیاهی پرداختند. این بخش از کار او نیز با الگوهای پراش و پرسش درباره جای بخش‌های مختلف در یک ذره پیش می‌رفت. در یادبودش، برنال نوشت که پژوهش فرانکلین کمک کرد جای ماده ارثی در یکی از ویروس‌های گیاهی روشن شود. گروه همچنین مدلی برای نمایشگاه بین‌المللی بروکسل در ۱۹۵۸ ساخت. برای بازدیدکنندگان نمایشگاه، مدل راهی بود تا نتیجه کاری را ببینند که در لابراتوار با خواندن الگوهای پراش شروع شده بود.۶، ۹
آرون کلوگ، که در بیرکبک با فرانکلین کار کرده بود، در سال‌های بعد به یادداشت‌های دوره کینگز برگشت. آرشیف چرچیل توضیح می‌دهد که او پس از چاپ کتاب خاطرات واتسون در ۱۹۶۸، مقاله‌هایی درباره سهم فرانکلین نوشت. برای این کار، نسخه‌های دفتر و پیش‌نویس‌های دوره لندن را خواند. به این ترتیب بخشی از اسنادی که برای اداره یک پژوهش روزمره نوشته شده بودند، سال‌ها بعد برای روشن‌کردن تاریخ همان پژوهش به کار رفتند. برخی نسخه‌ها با یادداشت‌های بعدی کلوگ و ویلکینز در مجموعه ولکام باقی مانده‌اند.۴، ۹، ۱۲
فرانکلین در شانزدهم اپریل ۱۹۵۸، در سی‌وهفت‌سالگی، درگذشت. بر سنگ مزارش در لندن از پژوهش او درباره ویروس‌ها یاد شده است. خواهرش جنیفر گلین سال‌ها بعد توضیح داد که نوشته سنگ از زمانی مانده که دی‌ان‌ای هنوز در زبان روزمره شناخته‌شده نبود. در ۱۹۶۲، جایزه نوبل طب برای پژوهش درباره ساختمان مولکولی مواد ارثی به واتسون، کریک و ویلکینز رسید. در دهه‌های بعد، پژوهش‌گران با خواندن دفترها، پیش‌نویس‌ها و نامه‌ها تاریخ همکاری در کینگز را دوباره بررسی کردند.۹، ۱۰، ۱۱، ۱۲
در ۱۹۹۲، در خانه‌ای در چلسی که فرانکلین در سال‌های کارش در لندن در آن زندگی کرده بود، لوح آبی یادبود نصب شد. روی لوح از مطالعه ساختمان‌های مولکولی، از جمله دی‌ان‌ای، نام برده شده است. برای شناخت کار فرانکلین، آن عبارت را می‌توان کنار عنوان رساله زغال‌سنگ و یادداشت اتاق کار بیرکبک گذاشت. هر کدام نشان می‌دهد او در زمانی معین چه پرسشی را دنبال می‌کرد. عکس ۵۱ بخشی از این سرگذشت است. پیش‌نویس مارچ ۱۹۵۳ هم به ما امکان می‌دهد ببینیم فرانکلین و گاسلینگ با چه دقتی آنچه را از تصویر فهمیده بودند، به زبان یک گزارش نوشتند.۱، ۳، ۵، ۹، ۱۳
منابع و اعتبار عکس‌ها
- آرشیف کینگز کالج لندن، تاریخچه عکس ۵۱.
- روزالیند فرانکلین و ریموند گاسلینگ، مقاله ساختمان دی‌ان‌ای در نیچر، ۱۹۵۳.
- مؤسسه تاریخ علم، پیش‌نویس و یادداشت‌های مقاله فرانکلین و گاسلینگ.
- آرشیف ولکام، نسخه یادداشت‌ها و مقاله‌های دی‌ان‌ای فرانکلین.
- اتحادیه بین‌المللی بلورشناسی، زندگی و کار علمی فرانکلین.
- انگلستان تاریخی، زندگی‌نامه و ثبت آرامگاه فرانکلین.
- فرانکلین و گاسلینگ، مقاله ساختار رشته‌های دی‌ان‌ای در مجله بلورشناسی، ۱۹۵۳.
- متیو کاب و ناتانیل کامفورت، بررسی اسناد تازه درباره سهم فرانکلین.
- آرشیف چرچیل، اسناد دوره بیرکبک و کارهای بعدی فرانکلین.
- جنیفر گلین، یادداشت درباره خواهرش روزالیند فرانکلین.
- بنیاد نوبل، جایزه طب ۱۹۶۲.
- فهرست آرشیف اسناد روزالیند فرانکلین.
- انگلیش هریتیج، ثبت لوح یادبود خانه فرانکلین.
- روزالیند فرانکلین، مقاله ۱۹۵۱ درباره ساختار مواد کربنی.
- انجمن سلطنتی، داوری جان دزموند برنال بر مقاله فرانکلین.
- عکس شاخص، فرانکلین کنار میکروسکوپ در ۱۹۵۵. لابراتوار زیست‌شناسی مولکولی شورای پژوهش طبی بریتانیا، مجموعه جنیفر گلین، ویکی‌مدیا کامنز، CC BY-SA 4.0.
