Cấu trúc xoắn kép của ADN được James Watson và Francis Crick công bố vào giữa thế kỷ hai mươi, nhưng mô hình của họ dựa rất nhiều vào dữ liệu ảnh chụp tia X do nhà khoa học Rosalind Franklin và cộng sự thực hiện, trong đó có một bức ảnh mà Watson được xem mà bà không hề hay biết. Franklin qua đời sớm vì bệnh, và không có tên trong giải Nobel được trao cho phát hiện này vài năm sau.
Chào bạn, đây là Nhà Khoa Học. Ở tập về ADN, mình đã hứa sẽ kể câu chuyện đằng sau cái thang xoắn. Đây là câu chuyện về khoa học xuất sắc, về cạnh tranh gay gắt, và về một người phụ nữ mà công lao chỉ được ghi nhận đầy đủ sau khi bà đã mất.
Cuộc đua đi tìm hình dạng của ADN
Vào đầu những năm năm mươi, giới khoa học đã có bằng chứng rằng ADN là vật liệu di truyền, nhưng chưa ai biết hình dạng của nó. Mà hình dạng rất quan trọng: nó sẽ cho biết thông tin được lưu và sao chép như thế nào.
Có vài nhóm cùng theo đuổi câu hỏi này. Ở Cambridge, Watson, một nhà sinh học trẻ người Mỹ, và Crick, một nhà vật lý người Anh chuyển sang sinh học, cố gắng dựng mô hình bằng những tấm kim loại và que nối, dựa trên hiểu biết hoá học và dữ liệu của người khác.
Ở King's College London, Maurice Wilkins và Rosalind Franklin nghiên cứu ADN bằng phương pháp chụp nhiễu xạ tia X.
Ở Mỹ, nhà hoá học lừng danh Linus Pauling cũng đang tìm lời giải, và có lúc đã đề xuất một mô hình ba sợi, sau đó hoá ra sai.
Rosalind Franklin và những bức ảnh tia X
Franklin là một nhà hoá học vật lý rất giỏi về kỹ thuật chụp nhiễu xạ tia X. Phương pháp này chiếu tia X qua mẫu vật, tia bị các nguyên tử làm lệch hướng và tạo ra một hoa văn trên phim. Từ hoa văn đó, người có chuyên môn có thể suy ra cách các nguyên tử sắp xếp.
Bà cải tiến cách chuẩn bị mẫu, kiểm soát độ ẩm, và phát hiện ADN có hai dạng khác nhau tuỳ độ ẩm. Bà cùng nghiên cứu sinh Raymond Gosling chụp được những bức ảnh rất rõ nét của dạng ẩm, trong đó có bức được gọi là ảnh số năm mươi mốt, với một hoa văn hình chữ X đặc trưng.
Với người trong nghề, chữ X đó là dấu hiệu gần như chắc chắn của một cấu trúc xoắn. Franklin cũng tính ra được nhiều thông số quan trọng về kích thước và cách xếp các phần của phân tử, và đã kết luận phần khung đường và phốt phát nằm ở phía ngoài.
Bà là người làm việc cẩn thận, muốn có dữ liệu đầy đủ trước khi đưa ra mô hình. Phong cách đó rất khác với cách Watson và Crick dựng mô hình nhanh rồi thử.
Bức ảnh được xem mà không xin phép
Vào đầu năm diễn ra phát hiện, Wilkins đã cho Watson xem bức ảnh số năm mươi mốt mà không hỏi ý kiến Franklin. Watson về sau viết rằng khi thấy nó, ông há hốc miệng và tim đập nhanh, vì chữ X trên ảnh xác nhận ngay ý tưởng về cấu trúc xoắn.
Crick cũng được tiếp cận một báo cáo nội bộ chứa số liệu đo đạc của Franklin, qua một người trong hội đồng xét duyệt. Những thông số đó giúp họ chốt kích thước và cách sắp xếp các sợi. Báo cáo không phải tài liệu mật, nhưng Franklin không được hỏi và không biết dữ liệu của mình đã được dùng theo cách đó.
Với các thông tin này cùng hiểu biết về cách các chữ A, T, G, X ghép cặp, Watson và Crick dựng được mô hình xoắn kép hoàn chỉnh. Bài báo ngắn của họ được đăng cùng số tạp chí với bài của nhóm Wilkins và bài của Franklin cùng Gosling, như những bằng chứng hỗ trợ.
Người đọc thời đó không biết rằng mô hình được dựng dựa trên dữ liệu chưa công bố của Franklin, và bài của bà được xếp như phần phụ hoạ.
Giải Nobel vắng một cái tên
Franklin chuyển sang một viện khác và làm những nghiên cứu xuất sắc về cấu trúc virus, đặc biệt là virus gây bệnh khảm thuốc lá. Nhưng bà mắc bệnh ung thư buồng trứng và qua đời khi mới ba mươi bảy tuổi.
Vài năm sau, giải Nobel y học được trao cho Watson, Crick và Wilkins vì phát hiện cấu trúc ADN. Giải Nobel không được trao cho người đã mất, nên không ai biết chắc nếu Franklin còn sống thì hội đồng sẽ quyết định ra sao. Giải cũng chỉ được chia cho tối đa ba người.
Hình ảnh của Franklin trong ký ức công chúng một thời bị ảnh hưởng bởi cuốn hồi ký nổi tiếng của Watson, trong đó ông mô tả bà theo cách mà nhiều người, kể cả bạn bè và đồng nghiệp của bà, cho là thiếu công bằng. Về sau, nhiều nhà sử học, người viết tiểu sử đã khôi phục vai trò của bà.
Crick về sau thừa nhận dữ liệu của Franklin đóng góp rất lớn. Ngày nay, tên bà được đặt cho các trường học, viện nghiên cứu và cả một xe tự hành được thiết kế để thăm dò sao Hoả.
Nhìn lại một phát hiện vĩ đại
Câu chuyện này dễ bị kể thành phim có người tốt người xấu. Thực tế phức tạp hơn. Watson và Crick có trực giác và khả năng tổng hợp xuất sắc; Franklin có dữ liệu và phân tích xuất sắc; Wilkins cũng đóng góp thật. Nhưng cách dữ liệu của Franklin được dùng mà bà không biết là điều mà ngay cả nhiều người trong giới khoa học ngày nay vẫn xem là không đúng mực.
Nó cũng phản ánh môi trường khoa học thời đó, nơi phụ nữ gặp nhiều rào cản, từ chuyện không được vào một số phòng ăn chung của giảng viên nam, tới việc ý kiến ít được coi trọng.
Ngày nay, khoa học có nhiều quy tắc rõ ràng hơn về ghi nhận công lao, chia sẻ dữ liệu và đạo đức nghiên cứu. Một phần những quy tắc đó ra đời từ chính những câu chuyện như thế này.
Lần tới nghe ai đó nhắc tới xoắn kép ADN, bạn có thể nhớ thêm một cái tên. Trong công việc của bạn, có ai đang đóng góp thầm lặng mà tên họ chưa được nhắc tới không?
Câu hỏi thường gặp
Bức ảnh số năm mươi mốt là gì?
Là một bức ảnh nhiễu xạ tia X của ADN do nhóm Rosalind Franklin chụp, với hoa văn hình chữ X cho thấy cấu trúc xoắn. Nó trở thành một trong những bức ảnh nổi tiếng nhất lịch sử khoa học.
Watson và Crick có tự làm thí nghiệm không?
Họ chủ yếu dựng mô hình dựa trên hiểu biết hoá học và dữ liệu thực nghiệm của người khác, đặc biệt là dữ liệu tia X của nhóm King's College. Cách làm dựng mô hình này là một phương pháp khoa học hợp lệ, nhưng phụ thuộc vào dữ liệu chính xác.
Rosalind Franklin còn nổi tiếng với nghiên cứu nào khác?
Bà có những đóng góp quan trọng trong nghiên cứu cấu trúc của than và than chì, và sau này là cấu trúc của virus, đặc biệt là virus khảm thuốc lá. Những nghiên cứu về virus của nhóm bà tiếp tục được phát triển sau khi bà mất.
Vì sao giải Nobel không được trao cho người đã mất?
Theo quy định của Quỹ Nobel, giải không được trao cho người đã qua đời vào thời điểm công bố, trừ một số trường hợp đặc biệt về thời gian. Đây là lý do nhiều người có đóng góp lớn nhưng mất sớm không có giải.
Cấu trúc xoắn kép giải thích được điều gì?
Nó cho thấy hai sợi ADN ghép cặp theo quy tắc A với T, G với X, nên mỗi sợi có thể làm khuôn để tạo sợi kia. Điều này gợi ngay ra cơ chế sao chép thông tin di truyền khi tế bào phân chia.
