ฟรานซิส คริก

ฟรานซิส คริก

ฟรานซิส คริก (Francis Harry Compton Crick OM FRS (8 มิถุนายน พ.ศ. 2459 – 28 กรกฎาคม 2547) นักอณูชีววิทยาชาวอังกฤษ นักฟิสิกส์และนักประสาทวิทยาศาสตร์ ผู้ได้รับการยกย่องเป็นผู้ร่วมค้นพบโครงสร้างโมเลกุลของ “กรดดีออกซีไรโบนิวคลิอิก” หรือ “ดีเอ็นเอ” เมื่อ พ.ศ. 2496 ฟรานซิส คริก กับ เจมส์ ดี. วัตสัน ผู้ร่วมค้นพบ ได้ร่วมรับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยา หรือ การแพทย์ “สำหรับการค้นพบที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลิอิกและความสำคัญของมันในการถ่ายทอดข้อมูลสำคัญในสิ่งมีชีวิต”

งานของฟรานซิส คริกในช่วงหลังจนถึงปี พ.ศ. 2520 ที่หอทดลองอณูชีววิทยา “เอ็มอาร์ซี” หรือ “สภาวิจัยทางการแพทย์” (MRC-Medical Research Council) ไม่ได้รับการยอมรับเป็นทางการมากนัก ในช่วงท้ายในชีวิตงาน คริกได้ดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์เมธีวิจัย “เจ ดับบลิว คีกเคเฟอร์” ที่ “สถาบันซอล์คชีววิทยาศึกษา” ที่เมืองลาโฮลา รัฐแคลิฟอร์เนีย และได้ดำรงตำแหน่งนี้จนสิ้นชีวิตเมื่ออายุได้ 88 ปี

ชีวประวัติ ครอบครัวและการศึกษา

หน้าต่างห้องอาหารที่วิทยาลัยกอนวิลล์และไคอุสในเคมบริดจ์ ประดับกระจกสีรูปโครงสร้างดีเอ็นเอระลึกถึงฟรานซิส คริกผู้ได้รบรางวัลโนเบล

ฟรานซิส คริกเป็นบุตรชายคนโตของแฮรีและอเล็ก คริก เกิดและเติบโตที่เวสตัน ฟาเวล หมู่บ้านเล็กๆ ของเมืองนอร์แทมป์ตัน ประเทศอังกฤษ ครอบครัวของคริกทำโรงงานผลิตและทำธุรกิจด้านรองเท้า คริกสนใจวิทยาศาสตร์มาตั้งแต่วัยเด็กเล็กโดยเรียนจากหนังสือ เมื่ออายุ 12 ปี คริกบอกพ่อแม่ว่าจะไม่ไปโบสถ์อีกเพราะสนใจที่จะหาคำตอบในศาสนาโดยใช้หลักวิทยาศาสตร์มากกว่าการใช้ศรัทธาและความเชื่อ คริกได้รับการศึกษาในนอร์แทมป์ตัน หลังอายุ 14 ปี คริกศึกษาด้านคณิตศาสตร์ ฟิสิกส์และเคมี เมื่ออายุ 21 ปีจบปริญญาตรีวิทยาศาสตร์บัณฑิตสาขาเคมี

ฟรานซิส คริกเริ่มงานวิจัยระดับปริญญาเอกเกี่ยวกับการวัดความหนืดของน้ำในอุณหภูมิสูง แต่เมื่อเกิดสงครามโลกครั้งที่ 2 ขึ้น คริกหันความสนใจไปทางด้านฟิสิกส์แทน และในระหว่างสงคราม คริกเข้าทำงานที่หอวิจัยกระทรวงทหารเรือ (Admiralty Research Laboratory) ซึ่งเป็นที่สร้างนักวิทยาศาสตร์เด่นๆ หลายคนของอังกฤษ คริกทำงานในโครงการออกแบบทุ่นระเบิดแบบใช้แม่เหล็กและแบบใช้เสียงสะท้อนซึ่งใช้ได้ผลดี สามารถหลีกพ้นจากการตรวจจับจากเรือกวาดทุ่นระเบิดเยอรมันได้

หลังสงคราม ฟรานซิส คริกเริ่มศึกษาทางชีววิทยาและกลายการส่วนสำคัญของการเคลื่อนไหลวิชาฟิสิกส์เข้าไปในสาขาชีววิทยาซึ่งนำโดยจอห์น แรนดอลล์ ผู้คิดค้นและประดิษฐ์เครื่องเรดาร์ที่มีส่วนให้สัมพันธมิตรชนะสงคราม คริกต้องปรับตัวจาก “การเข้าลึก ง่ายและสง่างามของฟิสิกส์” มาสู่ “การวิวัฒนาการเป็นพันล้านปีในกลไกของทางเคมีที่ซับซ้อนของสิ่งมีชีวิตที่เกิดจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ” ด้วยประสบการณ์ทางสาขาฟิสิกส์ที่ได้มีการค้นพบสิ่งต่างๆ ที่โด่งดังมาแล้วมากมาย คริกจึงคิดว่าด้านชีววิทยาก็น่าจะมีการค้นพบสิ่งสำคัญที่โด่งดังได้เช่นกัน ซึ่งเป็นทัศนคติที่ทำให้คริกมีความมุมานะบากบั่นค้นคว้าในสิ่งยากและท้าทาย

คริกทำงานที่หอปฏิบัติการทดลองที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ 2 ปี โดยค้นคว้าคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของไซโตพลาซึม และย้ายมาทำงานร่วมกับแมกซ์ เปรุทซ์ นักอณูชีววิทยาที่หอคาร์เวนดิชซึ่งอำนวยการโดยเซอร์ ลอว์เลนซ์ แบรกก์ ผู้ได้รับรางวัลโนเบลเมื่อ พ.ศ. 2458 ด้วยอายุ 25 ปี เซอร์ แบรกก์ เป็นคู่แข่งกับ ไลนัส พอลิง นักเคมีชาวอเมริกันที่กำลังแข่งขันชิงดีชิงเด่นเพื่อการค้นพบโครงสร้างของดีเอ็นเอ (หลังจากพอลิงประสบความสำเร็จในการบ่งชี้โครงสร้างเกลียวอัลฟาของโปรตีน) ในขณะเดียวกันหอคาร์เวนดิชของ เซอร์แบรกก์ฯ ก็ยังเป็นคู่แข่งกับมหาวิทยาลัยคิงส์คอลเลจ แห่งลอนดอนอีกด้วย

ฟรานซิส คริกสมรสกับรูธ ดอรีน ดอดด์ คริก และต่อมากับ โอดายล์ สปอร์ต คริกมีบุตร 3 คน

งานวิจัยทางชีววิทยา

ฟรานซิส คริกมีความสนใจปัญหาพื้นฐานที่ยังแก้ไม่ตกทางชีววิทยาคือ ประการที่ 1 โมลเลกุลก่อตัวจากสิ่งไม่มีชีวิตมาเป็นสิ่งมีชีวิตได้อย่างไร ประการที่ 2 สมองสร้างจิตสำนึกได้อย่างไร คริกตระหนักดีว่าพื้นความรู้ของตนเหมาะสมกับการแก้ปัญหาแรกและกับสาขาชีวฟิสิกส์ เป็นที่ชัดเจนทางทฤษฎีว่าโควาเลนท์บอนด์ในโมเลกุลทางชีววิทยาสามารถสร้างเสถียรภาพทางโครงสร้างที่จำเป็นแก่การยึดข้อมูลพันธุกรรมในเซลล์ไว้ได้ เหลือเพียงการปฏิบัติการทดลองทางชีววิทยาเท่านั้น เพื่อการค้นหาว่าโมเลกุลใดกันแน่ที่เป็นโมเลกุลหลักของพันธุกรรม ในความเห็นของคริก การรวมทฤษฎีของดาร์วินเกี่ยวการวิวัฒนาการโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ และการค้นพบเกี่ยวกับพันธุกรรมและความรู้เกี่ยวกับพื้นฐานของโมเลกุลพันธุกรรมของเมนเดล เมื่อนำมารวมกันแล้วย่อมเปิดเผยความลับของชีวิตได้ ตี่ความคิดของคริกได้เปลี่ยนในภายหลังหลังจากการสังเกตและสถิติที่ไม่ตอบรับกับที่ได้แถลงไว้ตอนแรก

เป็นที่ค่อนข้างชัดเจนว่าโมเลกุลมหภาคอย่างโมเลกุลโปรตีนมีความเป็นไปได้สูงที่จะเป็นโมเลกุลพันธุกรรม และเป็นที่ทราบดีแล้วว่าโมเลกุลมหภาคของโปรตีนมีเอนไซม์ที่เป็นตัวทำปฏิกิริยาของเซลล์ ในสิบปีหลังจาก พ.ศ. 2483 ก็ได้มีการพบว่าโมเลกุลตัวหนึ่งคือดีเอ็นเอซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของโครโมโซมมีสิทธิ์จะเป็นโมเลกุลพันธุกรรมได้

อย่างไรก็ตาม หลักฐานอื่นๆ แปลความหมายเชิงแนะได้ว่า ดีเอ็นเอมีโครงสร้างไม่น่าสนใจและอาจเป็นเพียง “นั่งร้าน” สำหรับโมเลกุลโปรตีนที่น่าสนใจตัวอื่น คริกได้มาอยู่ถูกที่ ถูกเรื่องและถูกเวลา (พ.ศ. 2492) ที่ได้มาร่วมโครงการกับแมกซ์ เปอรุทซ์ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์และได้เริ่มงานผลิกศาสตร์รังสีเอกซ์ (X-ray crystallography) สำหรับโปรตีนซึ่งตามทฤษฎีแล้วสามารถเปิดโอกาสให้เห็นโครงสร้างของโมเลกุลใหญ่เช่นของโปรตีนและดีเอ็นเอได้ แต่ก็มีปัญหาใหญ่ทางเทคนิคที่ทำให้ไม่สามารถประยุกต์ศาสตร์นี้เข้ากับโมเลกุลใหญ่เหล่านี้ได้

ผลิกศาสตร์รังสี (X-ray crystallography) พ.ศ. 2492 – 2493

คริกศึกษาทฤษฎีคณิตศาสตร์ของผลิกศาสตร์รังสีเอกซ์ด้วยตนเอง และในขณะที่คริกกำลังศึกษาการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ก็กำลังพยายามบ่งชี้รูปที่เสถียรที่สุดของห่วงโซ่กรดอะมิโนในโปรตีน (เกลียวคู่) ที่จะไปด้วยกันได้ ไลนัส พอลิง เป็นคนแรกที่สามารถบ่งชี้สัดส่วน 3.6 ของกรดอะมิโนของเกลียวคู่ได้ คริกได้เห็นข้อผิดพลาดของเพื่อนร่วมงานในการสร้างหุ่นจำลองของของเกลียวคู่ที่ว่าถูกต้อง ซึ่งกลายเป็นบทเรียนสำคัญที่นำมาพิจารณาในการสร้างหุ่นจำลองโครงสร้างเกลียวคู่ของดีเอ็นเอ

เกลียวคู่ พ.ศ. 2494 – 2496

คริกร่วมกับผู้ร่วมงานอีก 2 คนได้ช่วยกันพัฒนาทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ในโมเลกุลเกลียวคู่ ซึ่งผลตามทฤษฎีนี้เข้ากันได้พอดีกับข้อมูลเอกซ์เรย์ที่ได้จากโปรตีนที่มีลำดับของกรดอะมิโนในเกลียวคู่อัลฟา (ตีพิมพ์ในวารสารเนเจอร์ พ.ศ. 2495) ทฤษฎีการเลี้ยวเบนของรังสีเกลียวคู่ได้กลายเป็นประโยชน์อย่างมากในการสร้างความเข้าใจโครงสร้างของดีเอ็นเอ

แผนภุมิแสดงคู่ฐานโครงสร้างหลักของดีเอ็นเอ ที่คล้ายกันของควานายน์: ซิสโตไซน์และอะเดนไนน์: ไทอามี ที่คู่ฐานล่างจะถูกยึดเข้าด้วยกันโดยแรงเกาะเกี่ยวกันของไฮโดรเจน ฟอสเฟตที่เป็นโครงกระดูกสันหลังหลักจะไม่วางตัวขนาน

ปลายปี พ.ศ. 2494 คริกเริ่มงานกับเจมส์ ดี. วัตสันที่หอคาร์เวนดิชในมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ โดยใช้ผลการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของ มอริส วิลคินส์ เรมอนด์ โกส์สลิงและโรซาลินด์ แฟรงคลินแห่งคิงส์คอลเลจแห่งลอนดอน วัตสันและคริกได้ร่วมกันพัฒนาหุ่นจำลองของโครงสร้างเกลียวคู่ของดีเอ็นเอซึ่งตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2496 ซึ่งมีผลให้ทั้งสองคนได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยา หรือ การแพทย์ในปี พ.ศ. 2505 ร่วมกับมอริส วิลคินส์

เมื่อ เจมส์ ดี วัตสันมาเคมบริดจ์นั้น คริกเป็นนักศึกษาปริญญาโทอายุ 35 ปี ส่วนวัตสัน อายุเพียง 23 ปี แต่ก็ได้ปริญญาเอกมาแล้ว ทั้งสองแลกเปลี่ยนความสนใจในการศึกษาพื้นฐานว่าข้อมูลทางพันธุกรรมถูกบรรจุในรูปของโครงสร้างโมเลกุลได้อย่างไร ทั้งสองคนพูดถึงดีเอ็นเออย่างไม่รู้จักจบสิ้น ชิ้นงานสำคัญจากการทดลองของวิลคินส์และนักศึกษาบัณฑิตศึกษาคือ เรมอนด์ โกสลิง ในปี พ.ศ. 2494 วิลคินส์ได้มาที่เคมบริดจ์และร่วมแลกเปลี่ยนความคิดเห็นและข้อมูลกับวัตสันและคริก จากการศึกษางานของนักวิทยาศาสตร์อีกหลายคนที่เกี่ยวข้องในสาขานี้ คริกและวัตสันจึงได้สร้างและจัดแสดงหุ่นจำลองของดีเอ็นเออันแรกที่คลาดเคลื่อน โดยเฉพาะวัตสันซึ่งวิตกว่ากำลังแข่งกับไลนัส พอลิงและพอลลิงอาจกำลังบ่งชี้โครงสร้างของดีเอ็นเออยู่ด้วย

หลายคนคาดเดาว่าหากพอลิงมีโอกาสเดินทางมาอังกฤษตามกำหนดในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2495 และได้เห็นการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของวิลคินส์/โกสลิง/แฟรงคลิน พลลิงก็น่าจะได้ความคิดกลับไปสร้างหุ่นจำลองเกลียวคู่ได้ บังเอิญกิจกรรมทางการเมืองของพอลิงทำให้รัฐบาลสหรัฐฯ ขัดขวางการเดินทางในช่วงนั้นไว้ จนกระทั่งอีกนานหลังจากนั้น พอลิงจึงได้มีโอกาสพบกับกลุ่มนักวิจัยดีเอ็นเอของอังกฤษ วัตสันกับคริกไม่ได้ทำงานในเรื่องดีเอ็นเออย่างเป็นทางการ คริกทำเรื่องนี้ในวิทยานิพนธ์ปริญญาเอก ส่วนวัตสันทำงานอื่นที่พยายามทดลองการใช้ผลึกของไมโอโกลบินกับการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ เมื่อ พ.ศ. 2495 วัตสันได้ทำการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ในไวรัสใบยาสูบและพบว่ามันมีโครงสร้างเป็นเกลียว เมื่อล้มเหลวมาครั้งหนึ่งแล้ว ทั้งคู่จึงลังเลที่จะทำการทดลองครั้งที่ 2 อีก ทั้งสอง “ถูกห้าม” ไม่ให้ทำงานเพื่อการสร้างหุ่นจำลองของดีเอ็นเอต่อ

จุดสำคัญที่ในการพยายามสร้างหุ่นจำลองดีเอ็นเอของคริกและวัตสันอยู่ที่ความเข้าใจในเคมีพื้นฐานของโรซาลินด์ แฟรงคลินที่บ่งชี้ว่าไฮโดรฟิลิกฟอสเฟตส่วนประกอบหลักของห่วงโซ่นิวคลิโอไทด์ของดีเอ็นเอน่าจะอย่ในตำแหน่งที่สามารถทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำที่ด้านนอกของโมเลกุล ในขณะที่ฐานของไฮโดรโฟบิกควรจะถูกอัดอยู่ในแกนกลาง แฟรงคลินไปแลกเปลี่ยนความคิดเห็นนี้กับคริกและวัตสันเมื่อเธอชี้ให้เห็นในหุ่นจำลองอันแรกของทั้งสองคน (พ.ศ. 2494 ที่มีฟอสเฟตอยู่ด้านใน) ว่าผิดโดยชัดเจน

คริกกล่าวถึงความล้มเหลวของวิลคินส์ และโรซาลินด์ในความพยายามทำงานเพื่อหาโครงสร้างโมเลกุลของดีเอ็นเอด้วยด้วยการชี้ว่าหุ่นจำลองอันแรกผิด ซึ่งเป็นเหตุให้เขาและวัตสันได้ลงมือทำงานอีกเป็นครั้งที่สอง ทั้งสองคนได้ขออนุญาตจากแบรกก์และวิลคินส์และก็ได้รับอนุมัติให้ดำเนินงานได้ ในครั้งนี้ คริกและวัตสันได้ใช้ข้อมูลการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของตนเองที่นำไปแสดงในการประชุมแต่ยังไม่ได้ตีพิมพ์ของตนที่มีชื่อวิลคินส์เป็นผู้ร่วมงานด้วย รวมทั้งการใช้รายงานความก้าวหน้าเกี่ยวกับภาพที่ได้จากการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของแฟรงคลินที่รายงานต่อหอวิจัยของคิงส์คอลเลจของจอห์น แลนดอลล์เมื่อปลายปี พ.ศ. 2495 ด้วย

เป็นที่โต้เถียงกันมากว่าคริกและวัตสันควรใช้ข้อมูลการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของแฟรงคลินไปใช้อ้างอิงก่อนที่เธอจะมีโอกาสตีพิมพ์ได้หรือไม่ ต่อมาเปรุทซ์ก็ได้ตีพิมพ์เอกสารวิชาการกล่าวสนับสนุนว่าคริกและวัตสันได้ใช้ข้อมูลเฉพาะส่วนที่ได้พบปะแลกเปลี่ยนในเรื่องนี้ระหว่างวัตสันกับแฟรงคลินเมื่อปลายปี พ.ศ. 2494 แล้วเท่านั้น ไม่มีข้อมูลอื่นนอกจากที่ได้แลกเปลี่ยนความรู้ซึ่งกันและกันในครั้งนั้น และรายงานของแฟรงคลินดังกล่าวเป็นรายงานทางการแพทย์ที่มีขึ้นเพื่อใช้ในการพบปะระหว่างนักวิจัยกลุ่มต่างๆ ที่ทำงานภายใต้ “สภาวิจัยทางการแพทย์” (MRC-Medical Research Council) ด้วยกัน

อณูชีววิทยา

โปรตีนคอลลาเจนแบบ 3 เกลียว

การเป็นที่ยอมรับ

รางวัลปาฐกถาฟรานซิส คริก ราชสมาคม ลอนดอน รางวัลปาฐกถาฟรานซิส คริกก่อตั้วเมือ พ.ศ. 2546 จากการตั้งกองทุนของเพื่อนของคริก ชื่อซีดนีย์ เบรนเนอร์ ผู้ได้รับรางรัลโนเบลร่วมในสาขาสรีรวิทยาและการแพทย์ การปาฐกถามีปีละ 1 ครั้ง ในสาขาใดก็ได้ในวิทยาศาสตร์ชีววิทยา และจะเน้นพิเศษในขอบเขตวิชาที่คริกได้เคยทำงานไว้ ที่สำคัญคือที่เป็นการกำหนดให้เฉพาะนักวิทยาศาสตร์วัยหนุ่มสาวที่มีอายุต่ำกว่า 40

หนังสือแต่งโดยฟรานซิส คริก

• Of Molecules and Men (Prometheus Books, 2004; original edition 1967) ISBN 1-59102-185-5
• Life Itself (Simon & Schuster, 1981) ISBN 0-671-25562-2

• What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery (Basic Books reprint edition, 1990) ISBN 0-465-09138-5
• The Astonishing Hypothesis: The Scientific Search For The Soul (Scribner reprint edition, 1995) ISBN 0-684-80158-2

• Kreiseliana: about and around Georg Kreisel; ISBN 1-56881-061-X; 495 pages. For pages 25 - 32 "Georg Kriesel: a Few Personal Recollections" by Francis Crick.

แหล่งข้อมูลอื่น

• บทความทางวิชาการของฟรานซิส คริกใน nature.com