1947 год. Ф. Крик приступил к изучению биологии – точнее молекулярной биологии, предприняв для этого колоссальные попытки, ибо ему было необходимо прежде закрыть пробелы в знаниях по химии, биологии и биофизике.
1949 год. Фрэнсис Крик присоединился к подразделению Совета по медицинским исследованиям, возглавляемому М.Ф. Перуцем (это подразделение в течение многих лет размещалось в Кавендишской лаборатории физического факультета Кембриджского университета), где занялся исследованиями структуры белков методом рентгеновской дифракции. Перед учеными стояла задача понять принципы передачи наследственной информации. И это было, по сути, первым шагом к открытию спиральной структуры молекулы ДНК[1].
Решающее влияние на научную судьбу Ф. Крика оказала дружба, начавшаяся в 1951 году, с Джеймсом Уотсоном, тогда 23-летним молодым американским ученым, уже защитившим докторскую диссертацию по биологии и занимавшимся исследованиями в области генетики. В 1953 году их дружба и совместная работа привели к открытию двойной спирали структуры молекулы ДНК и схемы процесса репликации. В этом же году в апрельском номере журнала "Nature" была опубликована статья, где была предложена модель пространственной структуры молекулы наследственности – ДНК, знаменитая двойная спираль.
Модель двойной спирали ДНК Ф. Крика и Дж. Уотсона 1953 г. (The Board of Trustees of the Science Museum / CC BY-NC-SA 4.0 1951-1952 годы. В этот период вместе с У. Кокраном и В. Вандом Фрэнсис Крик разрабатывали теорию дифракции рентгеновских лучей по спиральной молекуле. Результат исследования согласовался с данными рентгенографии для белков, содержащих последовательности аминокислот в конформации альфа-спирали. Оказалось, что теория спиральной дифракции также полезна для понимания структуры ДНК.
1955-1957 годы. Френсис Крик предложил адапторную гипотезу, предполагавшую существование молекул-адапторов, которые могли бы обладать способностью узнавания аминокислот с помощью особых ферментов, и молекул рибонуклеиновых кислот, в которых записана информация о порядке их чередования. Гипотеза Френсиса Крика была вскоре подтверждена открытием молекул тРНК, которые обладают всеми свойствами, о которых говорил ученый. Это достигается благодаря действию ферментов аминоацил-тРНК-синтетаз.
1957 год. Фрэнсис Крик и русский физик Георгий Гамов, работавший после 1933 г. в США, сформулировали тезис о том, что молекулярная биология как наука исходит из «центральной догмы», которая выглядит как цепочка ДНК — РНК — белок. И хотя в 70-е годы в этой записи появилась дополнительная стрелка от РНК к ДНК благодаря открытию обратной транскрипции Нобелевскими лауреатами Дэвидом Балтимором и Ховардом Теминым, идея необратимого потока генетической информации от ДНК к белку осталась незыблемой.
1961 год. Френсис Крик и Сидней Бреннер (лауреат Нобелевской премии 2003 г.) установили общие основные свойства генетического кода – триплетность, неперекрываемость, отсутствие запятых, вырожденность. Эта работа, полностью построенная на генетических данных, полученных при изучении системы «фаг-бактерия», получила экспериментальное подтверждение в биологических исследованиях генетического кода in vitro. В этом же году в журнале “Nature” была опубликована статья о четырех свойствах генетического кода:
1) три азотистых основания (триплет) кодируют одну аминокислоту;
2) триплеты генетического кода не перекрываются;
3) последовательности триплетов считываются с определенной начальной точки, знаки препинания внутри кодирующей последовательности отсутствуют;
4) генетический код вырожден – одна аминокислота может быть закодирована разными триплетами.
Более поздние исследования Ф. Крика были сосредоточены на теоретической нейробиологии и направлены на продвижение научного исследования человеческого сознания.
Научные заслуги Френсиса Крика в науке столь велики, что некоторые его работы остались в тени более известных достижений. Например, в середине 50-х гг. Френсис Крик и Джеймс Уотсон и предложили общую теорию строения малых вирусов, что в тот, начальный, период развития молекулярной вирусологии было очень крупным достижением. Френсис Крик и Александр Рич предложили модель структуры полиглицина и коллагена, и они же совместно с Робертом Девисом и Джеймсом Уотсоном – структуру полиадениловой кислоты.
Влияние открытий Френсиса Крика, сделанных совместно с другими учеными, на биологию огромно и затрагивает не только все области этой науки, но и медицину, особенно генетические исследования.
