James Watson was een baanbrekend moleculair bioloog die, samen met Francis Crick en Maurice Wilkins, de dubbele helix structuur van het DNA molecuul heeft ontdekt. Het drietal won in 1962 de Nobelprijs voor geneeskunde voor hun werk.

Jamames Dewey Watson werd op 6 april 1928 geboren in Chicago, Ill. Hij ging naar de Horace Mann Grammar School en vervolgens naar de South Shore High School. Op 15-jarige leeftijd werd hij overgeplaatst naar de Universiteit van Chicago in een experimenteel beursprogramma voor begaafde jongeren. Zijn levenslange belangstelling voor vogels bracht hem ertoe biologie te gaan studeren, en in 1947 behaalde hij zijn Bachelor of Science in zoölogie. Hij stapte over naar de genetica kort na het lezen van Erwin Schrodinger’s boek “What is Life?”

Nadat hij was afgewezen door het California Institute of Technology en Harvard, won Watson een beurs voor postdoctorale studie aan de Universiteit van Indiana. In 1950 behaalde hij zijn doctorstitel in de dierkunde voor zijn werk aan de effecten van röntgenstraling op de replicatie van bacteriofaagvirussen. Vanuit Indiana verhuisde Watson naar Kopenhagen, waar hij zijn virusonderzoek voortzette als Merck Fellow van de National Research Council.

Na het bijwonen van een bijeenkomst in het Cold Spring Harbor Laboratory in New York, waar hij de resultaten van het Hershey/Chase-onderzoek hoorde, raakte Watson ervan overtuigd dat DNA de molecule was die verantwoordelijk was voor het doorgeven van genetische informatie. Hij raakte gefascineerd door de gedachte dat, als men de structuur van de DNA-molecule zou begrijpen, het mogelijk zou zijn af te leiden hoe genetische informatie tussen cellen wordt doorgegeven. Zijn virusonderzoek interesseerde hem minder dan deze nieuwe onderzoekslijn.

In het voorjaar van 1951 ontmoette hij Maurice Wilkins op een conferentie in Napels. Wilkins toonde de resultaten van de eerste pogingen om röntgendiffractie te gebruiken om DNA-moleculen te fotograferen. Watson, enthousiast over Wilkins’ resultaten, verhuisde in de herfst naar Engeland. Hij ging werken bij het Cavendish Laboratory waar hij begon samen te werken met Francis Crick.

Eerste pogingen

Watson en Crick besloten een modelbouw benadering te gebruiken om te proberen de moleculaire structuur van het DNA-molecuul te doorgronden. Beiden waren ervan overtuigd dat inzicht in de moleculaire geometrie van cruciaal belang zou zijn om te ontdekken hoe DNA genetische informatie van ouder- op dochtercellen kon overbrengen. De mannen begrepen dat de ontdekking van de structuur van de DNA-molecule een belangrijke wetenschappelijke doorbraak zou betekenen, en ze wisten dat ze moesten concurreren met andere wetenschappers, zoals Linus Pauling, die ook aan DNA werkten.

Watson en Crick hadden moeite met hun eerste pogingen om een DNA-model te bouwen. Geen van beiden had een graad in scheikunde, dus gebruikten ze standaard scheikundeteksten om kartonnen modellen van chemische bindingsconfiguraties uit te knippen. Een bezoekende student wees erop dat nieuwe informatie, nog niet gecorrigeerd in de tekstboeken, aantoonde dat Watson een van zijn kartonnen chemische bindingen achterstevoren gebruikte. Rond deze tijd woonde Watson een lezing bij van Rosalind Franklin aan het nabijgelegen Kings College. Hij lette blijkbaar niet goed op.

In een essay in 1992 schreef Watson:

“Ik zal het niet zeggen, maar ik hoorde het verkeerd. … Ik had haar verkeerd horen praten en ik dacht dat er heel weinig water in zat (DNA) en dat het daarom een heel compacte structuur zou moeten zijn … Wij zeiden: ‘Nou, er zijn vier soorten basen. We kunnen op geen enkele manier een regelmatige volgorde van basen in het centrum plakken op een regelmatige manier.”

Als gevolg van Watson’s fout was de eerste poging van de mannen om een DNA-model te bouwen een opmerkelijke mislukking. Watson en Crick bouwden een driestrengige helix met de stikstofbasen aan de buitenkant van de structuur. Toen zij het model aan hun collega’s onthulden, was Franklin vernietigend in haar kritiek. Haar onderzoeksresultaten hadden duidelijk aangetoond dat er twee vormen van DNA waren, de nattere B-vorm was duidelijk wat Watson en Crick probeerden te modelleren, maar zij probeerden de structuur te bouwen zonder het vocht waarvan zij had aangetoond dat het aanwezig was. Zij wees erop dat, wanneer haar onderzoek correct werd toegepast, de stikstofbasen aan de binnenkant van de moleculaire structuur thuishoorden. Beschaamd door deze publieke mislukking, vertelde de directeur van het Cavendish lab Watson en Crick om hun pogingen om een model te bouwen te staken. Beide mannen wendden zich officieel tot ander onderzoek, maar bleven privé nadenken over het DNA-probleem.

Wilkins, die met Franklin op Kings College werkte, had enkele persoonlijkheidsconflicten met haar. Franklin was zo ongelukkig op Kings dat ze had besloten haar onderzoek naar elders te verplaatsen. Het is onduidelijk hoe Wilkins in het bezit is gekomen van een van haar beste röntgenfoto’s van het DNA-molecuul; misschien heeft ze die zelfs aan hem gegeven toen ze haar kantoor aan het opruimen was. Het is echter duidelijk dat hij het beeld zonder Franklins toestemming uit het lab meenam en het aan zijn vriend Watson in Cavendish liet zien. In “The Double Helix,” schreef Watson:

“Op het moment dat ik de afbeelding zag, viel mijn mond open en begon mijn polsslag te versnellen. Het patroon was ongelooflijk eenvoudiger dan de patronen die eerder waren verkregen (‘A Form’). Bovendien kon het zwarte kruis van reflecties dat de foto domineerde alleen ontstaan door een spiraalstructuur.”

Nuttige informatie

Watson en Crick gebruikten de nieuwe informatie om een nieuw dubbelstrengs helixmodel te construeren met de stikstofbasen A aan T en C aan G in het centrum. Deze basenparen stelden Crick onmiddellijk voor dat één kant van het molecuul kon dienen als sjabloon om DNA-sequenties exact te repliceren en zo genetische informatie door te geven tijdens de celdeling. Dit tweede, succesvolle model werd in februari 1951 onthuld. In april 1953 publiceerden zij hun bevindingen in het tijdschrift Nature, wat leidde tot de uitreiking van de Nobelprijs in 1962.

De Nobelprijs werd gedeeld door Watson, Crick en Wilkins. Volgens de regels van de Nobelprijs mag deze niet aan meer dan drie levende wetenschappers worden toegekend. Franklin was in 1958 overleden aan eierstokkanker. Wilkins noemde haar wel in het voorbijgaan.

Watson werkte in de jaren vijftig met vele anderen samen. Zijn genialiteit lijkt te liggen in zijn vermogen om het werk van verschillende individuen te coördineren en hun resultaten te combineren tot nieuwe conclusies. In 1952 gebruikte hij een roterende anode röntgen om de spiraalvormige constructie van het tabaksmozaïekvirus aan te tonen. Van 1953 tot 1955 werkte hij samen met wetenschappers van het California Institute of Technology om een plausibel model van de RNA-structuur op te stellen. Van 1955 tot 1956 werkte hij opnieuw samen met Crick aan de ontdekking van de principes van de virusbouw. In 1956 verhuisde hij naar Harvard waar hij werkte aan de synthese van RNA en eiwitten.

In 1968 publiceerde Watson “The Double Helix”, een enigszins sensationeel verslag van de ontdekking van DNA. In het boek gebruikte Watson denigrerende opmerkingen en rancuneuze persoonlijke beschrijvingen van veel mensen die bij de ontdekking betrokken waren, met name Franklin. Om die reden weigerde Harvard Press het boek te drukken. Het boek werd echter toch in de handel gebracht en was een groot succes. In een latere uitgave verontschuldigde Watson zijn behandeling van Franklin door te verklaren dat hij zich niet bewust was geweest van de druk die zij ondervond als vrouw die wetenschappelijk onderzoek deed in de jaren vijftig. Watson’s grootste financiële steun kwam van de publicatie van twee leerboeken – “Molecular Biology of the Gene” (1965) en “Molecular Biology of the Cell and Recombinant DNA” (bijgewerkt 2002), die nog steeds worden gedrukt. In 2007 publiceerde hij een autobiografie, “Avoid Boring People, Lessons from a Life in Science.”

Later werk & controverses

In 1968 werd Watson directeur van het Cold Spring Harbor Laboratory. In die tijd had het instituut het financieel moeilijk, maar Watson bleek erg goed te zijn in het werven van fondsen voor onderzoek. Onder Watson’s leiding werd Cold Spring een van ’s werelds meest vooraanstaande instellingen voor onderzoek in de moleculaire biologie.

In 1990 werd Watson door het National Institute of Health benoemd tot hoofd van het Human Genome Project. Hij gebruikte zijn scherpzinnigheid op het gebied van fondsenwerving om het project door te loodsen tot 1992. Hij nam ontslag vanwege een conflict over het patenteren van genetische informatie. Watson geloofde dat commerciële patenten het zuivere onderzoek van de wetenschappers die aan het project werkten alleen maar zouden belemmeren.

Zijn ambtstermijn bij Cold Harbor eindigde abrupt. Op 14 oktober 2007, op weg naar een conferentie in Londen, werd hij ondervraagd over de gebeurtenissen in de wereld. Hij antwoordde dat hij “inherent somber was over de vooruitzichten van Afrika … al ons sociaal beleid is gebaseerd op het feit dat hun intelligentie hetzelfde is als de onze – terwijl de testen zeggen van niet.” Hij vervolgde met het idee dat de vooruitgang van Afrika was gehinderd door inferieur genetisch materiaal. De publieke verontwaardiging over deze opmerkingen bracht Cold Spring ertoe om zijn ontslag te vragen. Watson verontschuldigde zich later en trok zijn uitspraken in door te zeggen: “Er is geen wetenschappelijke basis voor een dergelijke overtuiging.” In zijn ontslag toespraak, uitte Watson zijn visie dat “de uiteindelijke overwinning (op kanker en geestesziekten) binnen ons bereik ligt.”

Ondanks deze publieke tegenslag, blijft Watson ook vandaag de dag nog graag controversiële uitspraken doen. Op een bijeenkomst die in september 2013 in Seattle werd gehost door het Allen Institute for Brain Science, zorgde Watson opnieuw voor controverse toen hij zijn overtuiging bekendmaakte dat de toename van gediagnosticeerde erfelijke aandoeningen te wijten zou kunnen zijn aan het feit dat ouders op latere leeftijd kinderen krijgen.

“Hoe ouder je bent, hoe groter de kans dat je deze (defecte genen) bij je draagt,” zei Watson, waarbij hij ook zijn idee uitsprak dat genetisch materiaal zou moeten worden verzameld van mensen die niet ouder zijn dan 15 jaar voor het later produceren van kinderen via in-vitrofertilisatie. Hij denkt dat dit de kans verkleint dat ouders hun leven “overhoop” halen door de geboorte van een kind met lichamelijke of geestelijke afwijkingen.