James Michael Creeth: Người mở đường cho khám phá cấu trúc DNA

Khi James Michael Creeth thêm acid vào mẫu DNA lấy từ tuyến ức của con bê, ông không chỉ hoàn thành những thí nghiệm sẽ mang lại cho mình bằng Tiến sĩ. Mà ông đã mở ra con đường cho một khám phá sẽ thay đổi thế giới.

Các nhà khoa học James Watson và Francis Crick nổi danh là những người đầu tiên tìm ra cấu trúc của DNA, còn Rosalind Franklin và Maurice Wilkins thường được ghi nhận là những người đã chụp được những hình ảnh của phân tử cấu thành. Nhưng có những nhà khoa học khác, những người có vai trò then chốt ở một trong những khám phá khoa học quan trọng nhất của thế kỷ lại ít được nhắc tới cái tên – và họ xứng đáng được tôn vinh.

Vào mùa thu năm 1947, Creeth cùng những người hướng dẫn tiến sĩ cho ông đã công bố phần ba trong số ba bài báo tại ngôi trường sau này trở thành Đại học Nottingham, hoàn thành bằng chứng cần thiết để chỉ ra phân tử DNA liên kết với nhau như thế nào. Bằng cách chứng minh DNA chứa chất keo phân tử gọi là liên kết hydro, họ đã tạo điều kiện cho Watson và Crick phát hiện ra phân tử phải có hình dạng của hai sợi nối với nhau theo cấu trúc xoắn kép. Khám phá này, sáu năm sau công trình của Creeth, đã cho phép lập ra ngành khoa học di truyền như chúng ta đã biết ngày nay.

Creeth được sinh ra vào năm 1924 và theo học tại trường Phổ thông Hạt Northampton ở địa phương. Ông ở lại vùng East Midlands của Anh để học hóa học tại ngôi trường sau này là Đại học Nottingham. Sau khi tốt nghiệp, ông học tiếp bằng tiến sĩ dưới sự hướng dẫn của các nhà hóa học J. Masson Gulland và Denis O. “Doj” Jordan, những người đã giúp Creeth đạt được các kết luận đột phá của mình.

Vào những năm 1940, mối quan tâm tới DNA ngày càng dâng cao, các nhà khoa chạy đua để tìm hiểu được cấu trúc của nó. Họ cho rằng nó có thể là chất liên quan đến gene hay di truyền. Vào thời ấy, các nhà khoa học đã biết rằng DNA được tạo thành từ phosphate, deoxyribose và bốn loại bazo nitro (adenine, guanine, cytosine và thymine). Ba yếu tố này kết hợp lại với nhau tạo thành một nucleotide.

Nhưng phân tử DNA được cấu tạo và nối với nhau như thế nào, và làm sao nó ghi lại các gene của chúng ta vẫn còn là bí ẩn. Một số nhà khoa học thậm chí còn nghĩ rằng nó sẽ có hình dạng như quả bóng. Nếu có thể tìm ra cấu trúc chính xác của DNA, họ sẽ có thể vén màn bí mật của mã di truyền.

Các sinh viên tham gia nghiên cứu cùng với Creeth, CJ Threlfall và HFW Taylor đã đạt được một số tiến bộ. Threlfall đã tìm ra cách phân lập một mẫu DNA có độ tinh khiết cao từ tuyến ức của con bê – một cơ quan của hệ thống miễn dịch – và nghiên cứu phản ứng của nó với các điều kiện có tính kiềm hay acid. Gulland, Jordan và Taylor sau đó sử dụng một quy trình gọi là chuẩn độ điện kế để theo dõi độ pH của DNA thay đổi ra sao khi họ thực hiện thí nghiệm.

Khi không nhận được kết quả như mong đợi, họ cho rằng điều đó có thể là do sự hiện diện của liên kết hydro trong cấu trúc DNA. Chúng xảy ra khi các nguyên tử hydro chia sẻ electron với một số các nguyên tử khác bao gồm oxy và nitro, và có thể ảnh hưởng tới hình dạng tổng thể của phân tử.

Bước cuối cùng và quyết định diễn ra trong một thí nghiệm do Creeth thực hiện, ông dùng một kỹ thuật gọi là phương pháp đo độ nhớt (viscometry) hay độ đặc. Điều này cung cấp một thước đo về kích thước của phân tử DNA trong dung dịch và kích thước có thể thay đổi như thế nào.

Khi thêm acid hay kiềm mạnh vào dung dịch, “độ nhớt” của nó giảm đáng kể, điều này cho thấy sự hiện diện của các liên kết hydro. Creeth, Gulland và Jordan kết luận rằng các liên kết hydro tham gia vào các gốc của các nucleotide lân cận.

Acid hay kiềm đã phá vỡ và không thể phục hồi những mối liên kết này, tách phân tử DNA thành các đơn vị nhỏ hơn và khiến dung dịch loãng hơn nhiều. Dẫu Creeth và những người hướng dẫn ông không bao giờ hoàn thành được tới bước cuối cùng để tìm ra cấu trúc chính xác của DNA, họ đã cố gắng cho thấy các liên kết hydro nhất định là một phần quan trọng của phân tử.

Trong luận văn tiến sĩ năm 1947, Creeth đã dự đoán chính xác phân tử DNA gồm hai chuỗi, mỗi chuỗi có một khung phosphate-đường bên ngoài và các gốc liên kết hydro ở bên trong. Cấu trúc hai chuỗi sau này chứng minh là hoàn toàn phù hợp với chức năng sinh học của DNA. Các liên kết hydro đủ mạnh để nối các chuỗi bổ sung với nhau, nhưng cũng đủ yếu để chúng có thể được tách ra và được đọc hay sao chép như các chỉ dẫn di truyền, đây là cơ sở về cách các tế bào phân chia và gene được di truyền như thế nào. Tuy nhiên, không lâu sau khám phá này, nhóm nghiên cứu đã tan rã. Gulland bi thảm qua đời năm đó trong một vụ tai nạn tàu hỏa, còn Jordan chuyển tới Đại học Adelaide của Úc. Khi Creeth nộp đơn xin học vị trí sau tiến sĩ tại Cambridge, ông đã bị từ chối vì trường đại học này chỉ công nhận bằng Tiến sĩ của một số học viện nhất định, và Đại học Nottingham không nằm trong danh sách. Thay vào đó, Creeth được mời học bằng tiến sĩ thứ hai, nhưng ông đã từ chối.

Creeth thậm chí còn tạo ra được mô hình DNA thô của riêng mình, không phải cấu tạo từ một chuỗi kép liên tục, mà là các đoạn chồng chéo lên nhau như hai hàng gạch. Vào thời điểm đó, không ai có thể suy ra cấu trúc xoắn ốc, vì hình ảnh tia X mà Rosalind Franklin và Raymond Gosling thu được vào năm 1952 vẫn chưa xuất hiện. Tuy thế, mô hình của Creeth đã đúng và đi trước thời đại. Thật không may, những phát hiện của ông dường như đã không nhận được sự chú ý của mọi người.

Trên thực tế, Watson đã ghi nhận trong cuốn sách The Double Helix của mình rằng nghiên cứu của Creeth đã truyền cảm hứng để ông hình thành cấu trúc của DNA. Tuy nhiên, chỉ có nghiên cứu được xuất bản bởi Franklin và Gosling đề cập đến nhóm Nottingham.

Sáu năm sau, Watson và Crick đã đi vào lịch sử - từ trường Cambridge. Nếu Creeth được nhận vào ngôi trường này, có lẽ ông sẽ là một phần của câu chuyện. Thay vào đó, ông di cư đến Mỹ và dành phần còn lại của sự nghiệp cho cấu trúc của protein. Ông qua đời ngày 15/1 năm 2010 sau một trận ốm nhẹ ở tuổi 85.

Sau khi ông ra đi, nhà sinh hóa học Stephen Harding và các nhà khoa học khác tại Đại học Nottingham đã cố gắng lên tiếng để những nỗ lực lớn lao của ông được công nhận. Cuối cùng, cái tên của Creeth cũng được đặt ở vị trí xứng đáng.

Nguồn: independent.co.uk; bbvaopenmind.com