Erwin Chargaff Forschung ebnete den Weg für die Entdeckung der DNA-Struktur und die Art der Replikation.
Seine Beobachtung, dass DNA von Art zu Art variiert, machte es sehr glaubwürdig, dass DNA genetisches Material war.
Seine Identifizierung von 1:1-Verhältnissen in DNA-Basen ermöglichte es James Watson und Francis Crick zu sehen, wie diese Basen in die Doppelhelix geschlitzt wurden und wie DNA als Vorlage für Kopien von sich selbst fungieren konnte.,
Anfänge
Erwin Chargaff wurde am 11.August 1905 in der Stadt Czernowitz, einer der Provinzhauptstädte Österreich-Ungarns, in eine wohlhabende Familie hineingeboren. Die Stadt ist jetzt in der Ukraine.
Erwins Vater war Hermann Chargaff, der eine kleine Privatbank besaß. Seine Mutter war Rosa Silberstein. Beide Eltern waren gut ausgebildete, deutschsprachige, österreichische Juden. Sie hatten zwei Kinder: Erwin und seine jüngere Schwester Greta.
Erwin genoss eine angenehme Kindheit, obwohl er seine Eltern beunruhigte, indem er sich lange Zeit nahm, um sprechen zu lernen., Das Haus der Familie war mit einer kleinen Bibliothek ausgestattet, deren Bücher eine Quelle ständiger Faszination und Inspiration für Erwin waren, als er aufwuchs.
Als Erwin fünf Jahre alt war, geriet die Bank seines Vaters in finanzielle Schwierigkeiten – Geld war von Angestellten veruntreut worden – und sein Vater musste sich einen Job suchen.
Der 1. Weltkrieg begann im Juli 1914. Die Streitkräfte machten Urlaub in einem Ostseebad, als ihnen berichtet wurde, dass die russische Armee Czernowitz erobern würde. Sie gaben jede Hoffnung auf die Rückkehr nach Hause auf und machten andere Pläne.,
Wien, Schule und Kultur
Sie fuhren nach Wien, Österreichs Hauptstadt. Erwin kam ungefähr zu seinem neunten Geburtstag in Wien an und betrachtete es als seine Heimatstadt.
Er wurde an einer der besten Schulen Wiens – dem Maximiliansgymnasium-ausgebildet und liebte es. Er wurde Griechisch und Latein unterrichtet und zeichnete sich in beiden Sprachen aus. Ironischerweise erwies er sich für jemanden, der so lange brauchte, um seine ersten Worte zu sprechen, als außerordentlich begabt, neue Sprachen zu lernen: Er würde schließlich fünfzehn beherrschen.,
Die Schule unterrichtete nicht viel Physik und es gab überhaupt keine Chemie. Die Wissenschaft beschränkte sich hauptsächlich auf Naturgeschichte. Abseits der Schule trat Erwin den Pfadfindern bei und las weiter eifrig – und durchlief den größten Teil der westlichen klassischen Literatur.
Erwin verbrachte unvergessliche Abende damit, Opern zu hören und Mozarts Werke unter der Leitung von Richard Strauss zu sehen. Abends wanderte er mit seinem Freund Albert Fuchs durch Wiens Straßen und diskutierte über Literatur und Poesie. Er bewunderte besonders die Werke von Karl Kraus, der als „Meister des giftigen Spottes“ beschrieben wurde und von Kraus selbst an Konzerten teilnahm.,
Universität
Erwin Chargaff schwelgte in allen intellektuellen Dingen und war eindeutig für die Wissenschaft bestimmt. Im Alter von 18 Jahren war er sich jedoch noch nicht sicher, was er studieren sollte. Er glaubte nicht, dass er einen guten Arzt machen würde; er hasste die Idee, Lehrer zu werden; Das Gesetz war nur gut, um Geschäfte zu machen, und er fand den Handel unattraktiv.
Am Ende entschied er sich für Chemie, weil er nichts davon wusste. Außerdem, Ein reicher Onkel besaß Alkoholfabriken, in denen er eines Tages als Chemiker beschäftigt sein könnte, wenn er einen Job brauchte.,
Chargaff studierte fünf Jahre an der Universität Wien. Im Sommer 1928 promovierte er mit 23 Jahren in Chemie.
Insgesamt sagte er, er mochte Chemie nicht viel weniger als er erwartet hatte. Seine Dissertation beschäftigte sich mit organischen Silberkomplexen und der Reaktion von Jod mit Aziden.
Während seines Promotionsstudiums erkundigte sich Chargaff nach Papieren, die im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht wurden, aber ihm wurde gesagt, er solle sich nicht darum kümmern – niemand veröffentlichte jemals etwas Nützliches darin!
Die 1920er Jahre waren instabile Zeiten in Österreich., Die Inflation war weit verbreitet und erreichte 1922 2.500 Prozent. 1927 kam es in Wien zu schweren Ausschreitungen. Inzwischen produzierten die Universitäten weit mehr Absolventen als Arbeitsplätze.
Verhaftet in Amerika
Der Weg des geringsten Widerstands schien mit der Chemie fortzusetzen, aber nicht in Österreich.
Chargaff hat sich erfolgreich für das Milton Campbell Research Fellowship in Organic Chemistry beworben. Obwohl ihm früher gesagt wurde, dass in Amerika keine nützliche Chemie gemacht wurde, segelte er bald nach New York., Als er im Herbst 1928 ankam, wurde er nicht herzlich willkommen geheißen, sondern bis zur Deportation festgehalten.
Menschen, die in den 1920er Jahren auf die Deportation von Ellis Island warteten.
Ein Einwanderungsbeamter hatte bemerkt, dass Chargaffs Titel Arzt war. Der Offizier argumentierte, dass, wenn Chargaff Arzt war, das Studentenvisum, das er benutzte, mit Verdacht betrachtet werden muss.
Nachdem Chargaff einige unbequeme Tage auf Ellis Island verbracht hatte, wurde er von Treat Johnson, Professor für Chemie an der Yale University, gerettet.,
Yale
Zwischen 1928 und 1930 arbeitete Chargaff erfolgreich mit Rudolph Anderson von Yale zusammen, veröffentlichte sieben Artikel, entdeckte zwei verzweigtkettige Fettsäuren und untersuchte das Tuberkulosebakterium.
Leider haben er und seine österreichische Frau Heimweh – das Leben in Amerika war deprimierend. Sie kehrten im Sommer 1930 nach Europa zurück.
Berlin
Chargaff verbrachte zweieinhalb Jahre in Berlin und forschte selbständig am Institut für Hygiene der Universität Berlin., Er war in dieser Zeit außergewöhnlich glücklich, obwohl er feststellte, dass Berlin eine Stadt mit enormen Kontrasten war – kulturelle Pracht, die sich in einer von finanziellen Turbulenzen und politischen Unruhen geplagten Stadt unbehaglich präsentierte.
Im Januar 1933 sah der 27-jährige Chargaff Adolf Hitler Kanzler Deutschlands werden. Chargaff sah eine düstere Zukunft für Deutschland und für Juden in Deutschland.
Im März 1933 erhielt er einen Brief, in dem er aufgefordert wurde, am Pasteur-Institut in Paris zu arbeiten. Innerhalb eines Monats waren er und seine Frau nach Paris gezogen. Dort arbeitete er an bakteriellen Pigmenten und Polysacchariden.,
Bald bemerkte Chargaff, dass Ausländer, die in großer Zahl aus verschiedenen Teilen Europas nach Paris kamen, als métèque bezeichnet wurden – ein unfreundliches Wort, das sich auf Menschen südeuropäischer Herkunft bezieht. Chargaff entschied, dass die Zeit gekommen war, sich wieder zu bewegen.
America Again-Columbia and Blood
Und so kehrten Chargaff und seine Frau zu seinem Erstaunen nach Amerika zurück, in das entmutigende Land, das sie vier Jahre zuvor so gerne verlassen hatten.,
1935 begann Chargaff als Biochemiker an der New Yorker Columbia University zu arbeiten und wurde 1938 Assistenzprofessor. Zwischen 1936 und 1948 studierte er Blutgerinnung.
Alles für DNA fallen lassen
1944 wurde Chargaff auf Forschungen von Oswald Avery und seinen Kollegen am New Yorker Rockefeller Institute aufmerksam. Das Avery–MacLeod-McCarty-Experiment schlug vor, dass Gene-der Vererbungscode, der von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben wurde-aus DNA bestanden.,
Obwohl Averys Arbeit von den meisten Wissenschaftlern mit Skepsis begrüßt wurde, war Chargaff einer der wenigen, der sie sofort annahm. Er beschloss, alles, woran er gearbeitet hatte, zusammenzufassen und den Fokus seines Labors auf DNA zu richten.
Chargaff war auch von Erwin Schrödingers Buch What is Life 1944 beeinflusst worden. Schrödinger schlug vor, dass das Gen ein erbliches Code-Skript sei.
Chargaff war nicht der einzige Wissenschaftler, der von What is Life fasziniert war? Andere Anhänger enthalten James Watson und Francis Crick., Im Jahr 1944 war Watson 16 Jahre alt und studierte Biologie an der University of Chicago; Crick war 28 Jahre alt und forschte für die britische Royal Navy, nachdem er bei Ausbruch des Zweiten Weltkriegs seinen Ph. D. in Physik aufgegeben hatte.
Chargaff-Regeln
Chargaff glaubte Avery experiment zeigte, dass die lebenden Arten unterschieden sich aufgrund der Unterschiede in Ihrer DNA. Jetzt suchte er Beweise zur Unterstützung dieses Glaubens.
Chargaff begann 1947 mit einer Reihe von Kollegen, darunter Ernst Vischer und Charlotte Green, interessante Ergebnisse zu erzielen., Chargaff bereitete die DNA vor, während Vischer und Green die Partitionschromatographie verwendeten, um sie zur Analyse durch Ultraviolettspektrophotometrie in ihre Komponenten zu trennen. Obwohl ihre frühen Ergebnisse ziemlich grob waren, Chargaff war beruhigt: Sie schienen darauf hinzudeuten, dass es echte Unterschiede in der DNA verschiedener Arten gab.
In diesem Stadium stellte Chargaff ein DNA-Molekül als Moebius-Streifen vor, der sich entlang seiner Mittellinie aufspalten konnte, wobei jede der beiden Hälften die Verdrehungstopologie des Elternstreifens erben konnte.,
1947 glaubte Chargaff, dass DNA die Topologie eines Moebius-Streifens haben könnte. Wenn es entlang seiner roten Mittellinie gespalten würde, würde jede Hälfte die Topologie des Elternmoleküls erben.
DNA-Basen
Bis 1949 war Chargaff zuversichtlich genug, seine Aufmerksamkeit auf DNA-Basen zu richten.
In den 1880er und 1890er Jahren hatte Albrecht Kossel an der Universität Berlin gezeigt, dass DNA vier Basen (im Säure-Basen-Sinne) enthält: Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin-im Allgemeinen abgekürzt A, C, G und T.,
Ein Nukleotid der DNA. Vier Nukleotide sind möglich, jede mit einer anderen Base: A, C, G oder T.
In den späten 1920er Jahren hatte Phoebus Levene in New York gezeigt, dass DNA aus einer sehr langen Kette besteht, die aus sich wiederholenden chemischen Einheiten der Form besteht Phosphat-Zucker-Base.
Er nannte diese sich wiederholenden Einheiten Nukleotide.
Jedes DNA-Molekül besteht aus einer großen Anzahl dieser Nukleotide, die wie Segmente einer Halskette aneinandergereiht sind.,
In einem DNA-Strang verbinden sich eine Vielzahl einzelner Nukleotideinheiten zu einer langen Kette.
Sie können das Bild oben sehen, dass es abhängig von der Reihenfolge der Nukleotide möglich ist, dass der Vier-Buchstaben-Code der Basen Nachrichten buchstabiert.
Wichtige Entdeckung 1: Verschiedene Arten haben unterschiedliche Mengen an Basen
Chargaff entdeckte 1949, dass die Basenanteile in der DNA von der Art abhängen, von der die DNA stammt. Dies war eine große Pause von dem, was Wissenschaftler bis dahin geglaubt hatten.,
Phoebus Levene, der angesehenste Arbeiter auf diesem Gebiet, hatte fälschlicherweise darauf bestanden, dass die Anteile der DNA-Basen nicht von Art zu Art variieren. Dies bedeutete, sagte er, dass DNA nicht die Variation hatte, die genetisches Material sein musste.
Chargaff, sagte der Anzahl der möglichen Anordnungen von Basen war wirklich enorm und daher die DNA könnte sehr gut sein, der agent der Vererbung.
Major Discovery 2: Feste Verhältnisse von Basen
Chargaff entdeckte, dass in DNA aus jeder Quelle die Menge an T gleich A war.,
Obwohl er dachte, dass diese Verhältnisse andeuteten, dass T immer physisch gepaart oder mit A und C mit G verbunden war, schlug er es nicht vor.
Chargaff ’s Rules
Diese Entdeckungen wurden als Chargaff‘ s Rules bekannt:
- bei jeder Spezies ist das Verhältnis von A:T 1:1 und G:C 1:1
- andere Verhältnisse wie A:G variieren beispielsweise von Spezies zu Spezies
Chargaff, Watson und Crick
Chargaff erfüllt Watson und Crick informell in Cambridge, UK, im Mai 1952.
Chargaff plauderte mit ihnen über seine Arbeit, einschließlich der 1:1-Verhältnisse. Crick, der von Chargaffs Arbeit nichts gewusst hatte, war sehr aufgeregt über die 1:1-Verhältnisse., Er erkannte sofort, dass es darauf hindeutete, dass die DNA – Struktur gepaarte Basen hatte und dass gepaarte Basen auf einen Schlüsselschloss – und Schlüsselreplikationsmechanismus hindeuteten.
Chargaff fand Watson und Crick unscheinbar – er mochte sie nicht. Ihr Verständnis von DNA traf ihn als lächerlich. Crick kam als „Racing Tout“ – „ein Non-Stop – Prattle“ – rüber, während Watson „nichts von Konsequenz“ sagte.“Erst später erkannte Chargaff, wie sehr er sie unterschätzt hatte.
Weniger als ein Jahr nach dem Treffen mit Chargaff hatten Watson und Crick den Doppelhelixcode der DNA geknackt., Obwohl sie eine von Chargaffs Papieren in ihrem eigenen berühmten DNA-Papier von 1953 in Nature zitierten, glaubte Chargaff, Watson und Crick hätten seiner Arbeit nicht genügend Anerkennung gezollt. Er überzeugte sich auch davon, dass sein Gespräch mit ihnen 1952 der Schlüssel zu ihrer Entdeckung der DNA-Struktur gewesen war. Seine Bitterkeit bei Watson und Crick wurde spürbar.,
Chargaff ‚ s War Against Molecular Biology
Chargaff begann das ganze Feld der Molekularbiologie zu verachten und erklärte, dass die Natur niemals durch bloßes Studium von Molekülen verstanden werden würde., Er führte einen unerbittlichen Krieg gegen die Molekularbiologie, für den rest seines Lebens.
Im Oktober 1957 lehnte er als Schiedsrichter für das Journal of Biological Chemistry zwei Arbeiten des Mikrobiologen Arthur Kornberg ab.
Bald würden genau diese Papiere Kornberg den Nobelpreis für Medizin gewinnen. Sie beschrieben, wie Kornberg und seine Kollegen ein Enzym – DNA-Polymerase-isoliert hatten, das der DNA in einem Reagenzglas zusätzliche Nukleotide hinzufügte und die DNA-Menge mit dem Faktor 10 multiplizierte.,
Kornberg beschwerte sich bei der Zeitschrift über die Ablehnung und beschrieb sie wie folgt:
“ …einzigartig in meiner Erfahrung. Es ist abfällig, beleidigend; an manchen Stellen kann es sogar böswillig sein.“
Nachdem Kornberg erfolglos gegen die Ablehnung argumentiert hatte, zog er die Papiere zurück.
Im Juli 1958 übernahm ein neuer Herausgeber das Journal of Biological Chemistry. Er warf sofort Chargaffs Einwände gegen Kornbergs Papiere aus und veröffentlichte sie. Kornbergs Nobelpreis folgte 1959.,
Kein Nobelpreis für Chargaff
Kornberg den Nobelpreis verärgert Chargaff, aber noch schlimmer war, zu Folgen.
Chargaff ‚ s DNA arbeiten, wie Oswald Averys, wurde nie erkannt von der Nobel-Preis-Komitee. Dies war angesichts der grundlegenden Rolle, die seine Forschung bei der Entdeckung der DNA-Struktur und des Replikationsmechanismus spielte, überraschend. Es besteht der Verdacht-wie in Fred Hoyles Fall -, dass Chargaffs ausgesprochene Ansichten eine undurchdringliche Barriere zwischen ihm und dem Nobelkomitee bildeten.,
Als Watson, Crick und Maurice Wilkins 1962 den Nobelpreis für Medizin erhielten, war Chargaff außer sich vor Wut. Er zog sich an den Rand der Wissenschaft zurück, die seine Arbeit ursprünglich beleuchtet hatte.
Chargaff wurde ein heftiger Kritiker der Molekularbiologie, insbesondere Techniken wie Genmanipulation und Klonen. Er widersetzte sich moralisch Technologien wie der genetischen Veränderung, die er für unglaublich gefährlich hielt.
Seine Verachtung für die Molekularbiologie war unermüdlich., Im Alter von 92 Jahren schrieb er:
Anerkennung
Obwohl ignoriert, von der Nobel-Komitee, Chargaff Beiträge wurden weithin anerkannt woanders. Er wurde 1965 in die Nationale Akademie der Wissenschaften gewählt., Er erhielt zahlreiche Auszeichnungen, darunter die Pasteur-Medaille 1949, die Carl-Neuberg-Medaille 1958, den Karl-Leopold-Mayer-Preis 1963, den Heineken-Preis 1964, die Gregor-Mendel-Medaille 1974 und die National Medal of Science 1975.
Einige persönliche Details und das Ende
Chargaff heiratete Vera Broido im September 1929 in New York. Er kehrte während seines ersten Aufenthalts in Amerika nach Wien zurück, um sie abzuholen. Sie hatten einen Sohn, Thomas, geboren 1939 in New York. Die Chargaffs wurden 1940 amerikanische Staatsbürger.,
In den späten 1930er Jahren, als die Nazis die Kontrolle über Österreich übernahmen, versuchte Chargaff, seine Mutter in die USA zu bringen; sein Vater war 1934 gestorben. Seine Versuche waren erfolglos, und 1943 wurde seine Mutter, 65 Jahre alt, aus Wien deportiert. Chargaff lernte ihr Schicksal nie-sie kam nie zurück; Er konnte sich nur vorstellen, wie die Dinge für sie endeten. Es überrascht nicht, dass diese Episode einen dunklen, beunruhigenden Schatten über den Rest seines langen Lebens wirft.
Chargaff, ein talentierter Linguist, verlor nie seine Liebe zur klassischen Literatur und genoss sie öfter als nicht in ihrer Originalsprache.,
Im Laufe seiner Karriere verfasste er über 500 Aufsätze und Publikationen in Fachzeitschriften.
Chargaff zog sich 1974 im Alter von 69 Jahren von der Columbia University zurück und blieb bis 1982 Fakultätsmitglied. Anschließend verlegte er sein Labor in das Roosevelt Hospital und arbeitete dort, bis er sich 1992 im Alter von 86 Jahren endgültig von der aktiven Forschung zurückzog.
Vera, seine Frau, starb 1995. In seinen letzten Jahren verbrachte Chargaff gerne Zeit in der Bibliothek seiner Wohnung und erinnerte sich vielleicht an seine glückseligen frühen Kindheitstage zu Hause in der Bibliothek seines Vaters in Czernowitz.,
Erwin Chargaff starb am 20. Juni 2002 im Alter von 96 Jahren in New York. Er wurde auf dem New Yorker Mount Carmel Cemetery begraben, wo Vera und seine Schwester Greta ebenfalls zur Ruhe gebracht worden waren. Er wurde von seinem Sohn Thomas überlebt.
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"Erwin Chargaff." Famous Scientists. famousscientists.org. 9 Aug. 2016. Web. <www.famousscientists.org/erwin-chargaff/>.
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Robert Olby
der Pfad zu Der Doppel-Helix,
University of Washington Press, 1974
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Heraclitean Fire: Skizzen aus einem Leben Vor der Natur
Rockefeller University Press, 1978
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Bioscience, Vol. 47, No. 11, pp. 795-797, 1997
Seymour S. Cohen
Biographical Memoir: Erwin Chargaff: 1905 – 2002
National Academy of Sciences, Washington, DC, 2010
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Kaiser der Enzyme: Eine Biographie von Arthur Kornberg, Biochemiker und Nobelpreisträger
World Scientific, 2016