รำลึกถึง ‘วัตสัน & คริก’ ผู้ค้นพบโครงสร้าง DNA
Multiverse | บัญชา ธนบุญสมบัติ
เนื่องจาก เจมส์ วัตสัน (James Watson) นักวิทยาศาสตร์คนสำคัญผู้มีส่วนช่วยให้โลกเข้าใจโครงสร้างของดีเอ็นเอ (DNA) ได้จากไปเมื่อวันที่ 6 พฤศจิกายน ค.ศ.2025 ผมจึงอยากเล่าเกร็ดเรื่องราวทั้งของเขาและเพื่อนร่วมงานคือ ฟรานซิส คริก (Francis Crick) ซึ่งเสียชีวิตไปก่อนหน้านานแล้วคือ 28 กรกฎาคม ค.ศ.2004 ให้ได้รับทราบกันครับ
ความเข้าใจที่ถูกต้องเกี่ยวกับโครงสร้างดีเอ็นเอมีประโยชน์หลายด้าน เช่น ช่วยให้เรารู้ว่าโรคบางชนิดถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ ช่วยตรวจสอบความเป็นญาติหรือพ่อแม่ได้อย่างแม่นยำ ช่วยในการพัฒนายาเฉพาะบุคคลเพื่อรักษาโรคได้ตรงจุด ช่วยในการคัดเลือกพันธุ์พืชหรือสัตว์ที่แข็งแรงเพื่อเพิ่มผลผลิตในเกษตรกรรม และใช้เป็นหลักฐานในคดีความบางอย่าง เช่น คดีอาชญากรรม ทั้งหมดนี้ล้วนเป็นประโยชน์อย่างชัดเจน
ใครสนใจวิชาการ คงจะเคยเห็นภาพรูปร่างโครงสร้างของดีเอ็นเอว่าเป็นเกลียวคู่คล้ายบันไดเวียนหมุนล้อกันไป ถ้าถามนักวิทยาศาสตร์ว่าเห็นกับตาชัดว่าดีเอ็นเอเป็นเกลียวอย่างนั้นเลยหรือ คำตอบคือ ไม่ใช่ ก็เลยอาจมีคนสงสัยว่าถ้าอย่างนั้นจะมั่นใจได้ยังไงว่า ดีเอ็นเอมีรูปร่างเป็นเกลียวคู่ตามภาพนั้นจริงๆ
ย้อนไปก่อนหน้าปี ค.ศ.1953 (พ.ศ.2496) ทราบกันแต่เพียงว่า ดีเอ็นเอประกอบด้วยหน่วยย่อย ได้แก่ น้ำตาล หมู่ฟอสเฟต และเบส เบสที่ว่านี้มี 4 ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (adenine, ย่อว่า A) กัวนีน (guanine, ย่อว่า G) ไทมีน (thymine, ย่อว่า T) และไซโทซีน (cytocine, ย่อว่า C) เรียกย่อๆ ว่า A, G, T และ C ตามลำดับ
คาดกันว่าดีเอ็นเอมีโมเลกุลของน้ำตาลและหมู่ฟอสเฟตเป็นแกนหลัก แต่เบสทั้ง 4 ชนิดนี้จับตัวอยู่ในโครงสร้างยังไงนั้นยังเป็นปริศนา
ในห้วงเวลานั้น ทีมวิจัยหลายแห่งล้วนแข่งขันกันอย่างเอาเป็นเอาตายเพื่อระบุโครงสร้างของดีเอ็นเอ ที่เด่นๆ มีอยู่ 3 ทีม ทีมอเมริกัน นำโดย ไลนัส พอลิง (Linus Pauling) นักเคมีจากแคลเทค ส่วนทีมอังกฤษมี 2 ทีม ทีมหนึ่งนำโดย มอริซ วิลคินส์ (Maurice Wilkins) จากคิงส์คอลเลจ มหาวิทยาลัยลอนดอน และอีกทีมหนึ่งมีเจมส์ วัตสัน และฟรานซิส คริก แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
ไลนัส พอลิง เป็นผู้เชี่ยวชาญด้านพันธะเคมีระดับโลก และเกือบทำให้คู่แข่งคนอื่นๆ ต้องฝันสลายเมื่อเขาเสนอโครงสร้างของดีเอ็นเอซึ่งประกอบด้วยโมเลกุล 3 สาย โดยมีน้ำตาลและหมู่ฟอสเฟตอยู่ตรงกลาง
แต่แล้ววัตสันก็จับผิดนักเคมีผู้ยิ่งใหญ่คนนี้ได้ว่า โครงสร้างแบบ 3 สายที่พอลิงเสนอมานั้นไม่มีสมบัติเป็นกรดเลยแม้แต่น้อย ซึ่งขัดกับสมบัติของดีเอ็นเอที่ต้องเป็นกรดอ่อนๆ อย่างจัง (ตัว A ในคำว่า ดีเอ็นเอ ย่อมาจาก acid คือ กรด)
พอรู้ว่าพอลิงผิดพลาดเรื่องง่ายขนาดนี้ ทั้งวัตสันและคริกถึงกับไปฉลองวิสกี้ที่ผับเลยทีเดียว!
จุดพลิกเกมในการค้นหาความลับของโครงสร้างดีเอ็นเอเกิดขึ้นเมื่อวัตสันได้เห็นภาพถ่ายอันคมชัดจากเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ (X-ray diffraction) ของดีเอ็นเอแบบ B ซึ่งถ่ายโดยโรสซาลินด์ แฟรงคลิน (Rosalind Franklin) นักวิทยาศาสตร์สาวผู้เปี่ยมด้วยความสามารถ ผมเคยเขียนเล่าเรื่อง ‘โรซาลินด์ แฟรงคลิน สตรีผู้สมควรได้รับรางวัลโนเบล (แต่ไม่ได้รับ)’ ไว้ก่อนหน้านี้ สนใจตามไปอ่านได้ที่ โรซาลินด์ แฟรงคลิน สตรีผู้สมควรได้รับรางวัลโนเบล (แต่ไม่ได้รับ) | บัญชา ธนบุญสมบัติ
ย้อนกลับมาที่วัตสัน เขาเขียนไว้ในหนังสือคลาสสิก The Double Helix ว่า “เมื่อผมได้เห็นภาพนั้น ผมก็อ้าปากค้างและชีพจรเต้นแรงขึ้น ลักษณะรูปแบบที่ปรากฏดูง่ายกว่าที่เคยพบในแบบก่อน (แบบ A) ที่สำคัญยิ่งไปกว่านั้นก็คือ จุดที่เรียงไขว้เป็นแนวกากบาทสีดำซึ่งเห็นได้อย่างชัดเจนในภาพจะต้องเกิดจากโครงสร้างรูปเกลียวเท่านั้น …. เพียงมองเผินๆ ก็เห็นตัวแปรสำคัญๆ ของเกลียวหลายค่า”
เรื่องที่วัตสันเล่าตรงนี้อ่านแล้วดูน่าสงสัย เพราะเขาเป็นนักชีววิทยา แต่ทำไมถึงสามารถแปลผลภาพถ่ายจากรังสีเอ็กซ์ได้อย่างทะลุปรุโปร่ง?
วัตสันเฉลยว่าเป็นเพราะคู่หูของเขาคือ ฟรานซิส คริก (ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์ที่เบนความสนใจมาศึกษาชีววิทยา) เคยติวเข้มเขาเกี่ยวกับทฤษฎีการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์จากโครงสร้างรูปเกลียวมาก่อนแล้วถึง 6 สัปดาห์
พอมั่นใจว่าดีเอ็นเอมีโครงสร้างเป็นรูปเกลียวแน่แล้ว ก็ต้องเลือกต่อว่าจะเอาแบบ 2 สาย หรือ 3 สายพันกัน วัตสันเดาอย่างเฉียบคมว่า
“ผมตัดสินใจที่จะสร้างแบบจำลองโดยใช้ 2 สาย และคิดว่าฟรานซิสคงจะเห็นด้วย เพราะแม้ว่าเขาจะเป็นนักฟิสิกส์ เขาก็คงจะรู้ว่า สิ่งสำคัญทางชีววิทยามักจะมาด้วยกันเป็นคู่”
ส่วนเรื่องการจับคู่ของเบสนั้น วัตสันกับคริกได้ทดลองอยู่หลายแบบ เช่น ลองนำเบสชนิดเดียวกันมาจับคู่กัน เช่น A คู่กับ A และ T คู่กับ T แต่ก็ไม่ได้ผล จนในที่สุดก็มาลงเอยว่า A ต้องคู่กับ T และ G ต้องคู่กับ C จึงจะถูกต้องตามหลักโครงสร้างทางเคมี
การทำเช่นนี้ยังทำให้ได้แบบจำลองโครงสร้างของดีเอ็นเอซึ่งสอดคล้องกับข้อมูลของเออร์วิน ชาร์กาฟฟ์ (Erwin Chargaff) ที่พบข้อเท็จจริงก่อนหน้านั้นว่า ไม่ว่าดีเอ็นเอจะมาจากสิ่งมีชีวิตชนิดใดก็จะมีปริมาณของ A เท่ากับ T และ G เท่ากับ C เสมอ
ก่อนหน้าที่วัตสันและคริกจะปิ๊งไอเดียนี้นั้น ทั้งสองเคยพบกับชาร์กาฟฟ์มาครั้งหนึ่งแล้ว แต่ชาร์กาฟฟ์ได้ดูแคลนคริก เมื่อทำให้คริกต้องยอมรับว่าจำความแตกต่างระหว่างเบสทั้ง 4 ตัวไม่ได้ และแม้คริกจะย้อนตอบว่าสูตรของเบสเหล่านี้เปิดดูในตำราก็ได้ ก็ไม่ได้ทำให้ชาร์กาฟฟ์เลิกคิดดูถูกว่าทั้งคู่ไม่รู้ตัวว่ากำลังทำอะไรอยู่!
ชาร์กาฟฟ์ถึงกับเคยพูดถึงวัตสันและคริกว่า “ผมไม่เคยพบชายสองคนที่ช่างรู้น้อยนิด แต่กลับทะเยอทะยานมากขนาดนี้มาก่อน (I never met two men who knew so little and aspired to so much.)”
แต่ในที่สุด “ชายสองคนที่ช่างรู้น้อยนิด” นี่เองที่เป็นผู้ไขปริศนาโมเลกุลแห่งชีวิตได้สำเร็จด้วยจังหวะ ไหวพริบ ความรู้ ทำให้ทั้งคู่คว้ารางวัลโนเบลไปครองและมีชื่อเคียงข้างเกลียวคู่ตลอดไป
เจมส์ วัตสัน และฟรานซิส คริก ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ (Physiology or Medicine) ในปี ค.ศ.1962 โดยมีอีกคนที่ได้รับรางวัลร่วมกัน คือ มอริซ วิลคินส์ (Maurice Wilkins)
โดยคณะกรรมการตัดสินรางวัลได้ให้เหตุผลว่า “สำหรับการค้นพบเกี่ยวกับโครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลีอิกและความสำคัญของโครงสร้างนี้ในการถ่ายโอนข้อมูลในสิ่งมีชีวิต”
ส่วนโรซาลินด์ แฟรงคลิน ซึ่งมีบทบาทสูงยิ่ง เนื่องจากเป็นเจ้าของภาพถ่ายการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ์อันเป็นข้อมูลสำคัญ ได้เสียชีวิตไปก่อนหน้าในปี ค.ศ.1958 จึงไม่ได้รับรางวัลอันทรงเกียรตินี้
อีกเรื่องหนึ่งที่เป็น ‘ภาพจำ’ ของการค้นพบครั้งประวัติศาสตร์ครั้งนั้นคือ ภาพของวัตสันและคริกกับแบบจำลองดีเอ็นเอของพวกเขา
ภาพนี้ก็มีแง่มุมลึกลับไม่เบา เพราะวัตสันบอกว่าภาพนี้ถ่ายในเดือนพฤษภาคม ค.ศ.1953 (หลังจากที่ตีพิมพ์บทความในเดือนเมษายน) โดยเผยโฉมเป็นครั้งแรกในวารสาร Varsity ซึ่งเป็นวารสารรายสัปดาห์ของนักศึกษาเคมบริดจ์
ส่วนคริกกลับบอกว่าภาพนี้ถ่ายในงานเปิดตัวห้องแล็บคาเวนดิช แถมยังบอกว่าตอนนั้นเขากับวัตสันได้ช่วยกันสร้างแบบจำลองขึ้นมาใหม่ให้สูงใหญ่อย่างที่เห็น
แต่พอลองไล่ค้นหลักฐานดู ปรากฏว่าไม่แม่นทั้งคู่ เพราะไม่มีภาพนี้ในวารสาร Varsity แถมวันเปิดตัวห้องแล็บคือวันที่ 14-15 กรกฎาคม ก็ไม่มีเหตุการณ์แวดล้อมใดๆ ตรงกับที่ระบุไว้เลยสักนิดเดียว
โชคยังดีที่ตามตัวช่างกล้องเจอ – แอนโทนี บาร์ริงตัน บราวน์ (Antony Barrington Brown) ช่างกล้องมือฉมังได้ปะติดปะต่อเหตุการณ์ในช่วงนั้นว่า เริ่มจากนักศึกษาในเคมบริดจ์คนหนึ่งไปรับจ๊อบจากนิตยสาร Time เพื่อหาเรื่องราวทางวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจ เด็กคนนี้พาเขามายังแล็บของคู่หูคู่นี้ และขอให้เขาช่วยถ่ายรูปแบบจำลองให้ แต่แอนโทนีเห็นว่าแบบจำลอง DNA นี่มันดูจืดไปหน่อย ก็เลยขอให้คู่หูทั้งสองมาช่วยแอ๊กท่าประกอบ!
โลกก็เลยได้เห็นและจดจำภาพคริกกำลังใช้สไลด์รูลชี้ไปที่แบบจำลอง เอียงคอเท่เล็กน้อย โดยมีวัตสันแหงนมองตามขึ้นไปยังตำแหน่งที่คริกชี้
คุณช่างกล้องยังขุดเอาภาพที่ถ่ายในวันเดียวกันนั้นออกมาอีกหลายภาพ ทุกภาพระบุว่าถ่ายในวันที่ 21 พฤษภาคม ค.ศ.1953 ประเด็นที่ว่าภาพนี้ถ่ายเมื่อไหร่กันแน่จึงยุติลงได้
แต่ที่น่าฉงนเล็กๆ ก็คือ แม้แต่ในปี ค.ศ.1962 ซึ่งทั้งคู่ได้รับรางวัลโนเบล ภาพนี้ก็ยังไม่โด่งดัง ต้องรอจนถึงปี ค.ศ.1968 เมื่อหนังสือ The Double Helix คลอดออกมา ภาพนี้ถึงจะฮ็อตฮิตสุดๆ กลายเป็นไอคอนที่ปรากฏในตำรา สารคดี และนิทรรศการจำนวนมากมายที่เกี่ยวข้องกับดีเอ็นเอ และคงจะเป็นเช่นนี้ไปอีกนานแสนนาน!
