A compreensão da herança genética começou com o trabalho de Mendel nos anos 1850. Ele viu um padrão na forma como as características são passadas entre gerações de ervilheiras. Mais tarde, ainda no século XIX, outros cientistas viram os cromossomos e descobriram o DNA nas células, mas somente em 1944 Oswald Avery percebeu que era o DNA que carregava a informação que controla a herança genética.
O trabalho de Pauling, Bragg e outros sobre a estrutura das proteínas na década de 1940 preparou a cena para a exploração da estrutura do DNA. Pauling havia revelado que a estrutura das moléculas biológicas explica seu comportamento químico. Tornou-se claro que a compreensão da forma como o DNA permite a transmissão das características genéticas poderia se basear somente no conhecimento de sua estrutura molecular. A corrida para descobri-la havia começado.
Pauling liderava a equipe de pesquisas mais experiente e com maior financiamento. No Reino Unido, o esforço se dividia entre o laboratório do King’s College, em Londres, e o Laboratório Cavendish, em Cambridge. Os dois grupos britânicos tinham abordagens diferentes. Em Londres, Rosalind Franklin e Maurice Wilkins estavam trabalhando com imagens de raios X de moléculas de DNA, tentando calcular matematicamente sua estrutura. Em Cambridge, Francis Crick e James Watson fizeram modelos de possíveis estruturas que poderiam acomodar o que se sabia sobre a composição química do DNA e as estruturas já identificadas em outras moléculas. No entanto, o avanço só veio quando os frutos de ambas as abordagens foram combinados.
James Dewey Watson nasceu em Chicago, em 6 de abril de 1928. Ele passou muito tempo observando pássaros com seu pai, e sua primeira ambição era ser ornitólogo. Com 15 anos, já estudava zoologia na Universidade de Chicago. Em busca de seu Ph.D. na Universidade de Indiana, Watson se interessou pela genética. Após o doutorado, mudou-se, em 1950, para Copenhague, a fim de estudar o efeito do DNA nos vírus. Ali, ele se interessou pelo uso da cristalografia com raios X, que se desenvolvia na Inglaterra, e foi para Cambridge em busca de aprendizado.
A técnica de cristalografia com raios X havia sido desenvolvida em 1912 por William e Lawrence Bragg, uma equipe de pai e filho que trabalhava na Inglaterra. Os Braggs descobriram que, se raios X fossem direcionados a uma estrutura cristalina, um padrão regular de linhas seria produzido. Os raios
X são espalhados quando batem em átomos do cristal, ou passam diretamente quando não há átomos em seu caminho. Os padrões da difração produzida – o desenho das linhas – poderiam ser usados para calcular o arranjo dos átomos em uma estrutura de cristal.
A cristalografia de raios X é a interpretação dos padrões de difração dos raios X para descobrir a estrutura de cristais e moléculas. Foi aplicada a moléculas biológicas pela primeira vez por Linus Pauling. Colega de Watson em Cambridge, Francis Harry Compton Crick foi para a biologia relativamente tarde. Nascido no norte da Inglaterra, em 8 de junho de 1916, estudou física no University College, em Londres, indo depois trabalhar com minas para o Almirantado durante a Segunda Guerra Mundial. Após a guerra, em busca de algo interessante para se dedicar, ele foi para o Laboratório Strangeways, em Cambridge, e depois para o Cavendish, a fim de estudar proteínas. Quando Watson chegou a Cambridge, os dois se tornaram amigos. Eles compartilhavam um escritório, e o interesse comum pelo DNA os levou a trabalhar juntos no modelo de sua estrutura.
EM LONDRES
Chamar a dupla que trabalhava em Londres de equipe implica um grau de cooperação que não existia. Maurice Hugh Frederick Wilkins nasceu em Pongaroa, Nova Zelândia, em 1916. Ele se mudou para a Inglaterra aos 6 anos, indo posteriormente estudar física em Cambridge. Durante a Segunda Guerra, trabalhou por um tempo no Projeto Manhattan, nos EUA. De volta ao Reino Unido, trabalhou como professor de física na Escócia e, depois, foi para o King’s College pesquisar moléculas biológicas, inclusive DNA e vírus.
Rosalind Elsie Franklin nasceu em Londres, em 25 de julho de 1920. Ela fora uma criança brilhante, e seu meio próspero lhe proporcionou a boa sorte de ir para uma das poucas escolas que ensinavam física e química para meninas na época. Seu pai desencorajou suas ambições de se tornar cientista; ainda assim, ela foi para Cambridge aprender química em 1938. Após ter se formado, ela passou um ano pesquisando em Cambridge, antes de ir trabalhar na indústria, estudando a estrutura física do carvão. Em 1947, mudou-se para Paris, onde aprendeu sobre a cristalografia com raios X. No retorno à Inglaterra, em 1951, ela foi contratada para o laboratório de Wilkins enquanto ele estava fora. Quando o físico voltou, imaginou que ela fosse uma assistente, e não uma cientista sênior indicada para trabalhar no mesmo problema que ele já estava explorando. Depois disso, o relacionamento só se deteriorou.
As fotografias de raios X de Rosalind eram inigualáveis naquele momento. Ela tinha a boa sorte extra de ter acesso à melhor amostra de DNA do mundo, obtida do timo de bezerros por um cientista suíço e cedidas a Wilkins. A amostra foi repassada a Rosalind, sem cerimônia, pelo diretor do laboratório, John Randall.
A cristalografia por raios X pode mostrar a forma geral de uma molécula, mas não a de cada átomo ou molécula dentro dela. Crick e Watson tentaram fazer modelos físicos da estrutura de DNA, primeiro usando recortes de cartolina e, depois, placas de metal, parafusos, bastões e bolas coloridas para representar grupos de átomos e as ligações entre eles. O objetivo era reconstituir os possíveis arranjos dos átomos a partir de seu conhecimento da composição química do DNA, escolhendo estruturas que correspondessem às evidências das fotografias de raios X.
Nos EUA, Pauling estava fazendo praticamente a mesma coisa. Seu conhecimento sem igual das ligações químicas deveria ter lhe dado uma vantagem, mas ele tinha imagens de raios X de baixa qualidade para trabalhar.
A ideia de que a estrutura fosse alguma espécie de hélice estava ganhando terreno. Pauling havia descoberto a estrutura de alfa-hélice em proteínas, e as primeiras fotografias poderiam ser interpretadas como comprovação dessa teoria. Rosalind, no entanto, afastou a ideia de hélice, juntamente com a construção de modelos, que ela ridicularizava, preferindo os próprios métodos de medição.