Francis Crick

Nov 28, 2021

Crick s’est intéressé à deux problèmes fondamentaux non résolus de la biologie : comment les molécules font la transition du non-vivant au vivant, et comment le cerveau fabrique un esprit conscient. Il s’est rendu compte que sa formation le rendait plus qualifié pour la recherche sur le premier sujet et le domaine de la biophysique. C’est à cette époque du passage de Crick de la physique à la biologie qu’il est influencé par Linus Pauling et Erwin Schrödinger. Il était clair en théorie que les liaisons covalentes dans les molécules biologiques pouvaient fournir la stabilité structurelle nécessaire pour maintenir l’information génétique dans les cellules. Il ne restait plus qu’à découvrir, en tant qu’exercice de biologie expérimentale, quelle était exactement la molécule génétique. Selon Crick, la théorie de l’évolution par sélection naturelle de Charles Darwin, la génétique de Gregor Mendel et la connaissance de la base moléculaire de la génétique, une fois combinées, ont révélé le secret de la vie. Crick avait la vision très optimiste que la vie serait très bientôt créée dans une éprouvette. Cependant, certaines personnes (comme sa collègue et chercheuse Esther Lederberg) pensaient que Crick était indûment optimiste

Il était clair qu’une certaine macromolécule telle qu’une protéine était susceptible d’être la molécule génétique. Cependant, il était bien connu que les protéines sont des macromolécules structurelles et fonctionnelles, dont certaines réalisent les réactions enzymatiques des cellules. Dans les années 40, certaines preuves avaient été trouvées pour désigner une autre macromolécule, l’ADN, l’autre composant majeur des chromosomes, comme molécule génétique candidate. Dans l’expérience Avery-MacLeod-McCarty de 1944, Oswald Avery et ses collaborateurs ont montré qu’une différence phénotypique héritable pouvait être provoquée chez les bactéries en leur fournissant une molécule d’ADN particulière.

Cependant, d’autres preuves ont été interprétées comme suggérant que l’ADN était structurellement inintéressant et peut-être juste un échafaudage moléculaire pour les molécules de protéines apparemment plus intéressantes. Crick était au bon endroit, dans le bon état d’esprit, au bon moment (1949), pour rejoindre le projet de Max Perutz à l’université de Cambridge, et il a commencé à travailler sur la cristallographie aux rayons X des protéines. La cristallographie aux rayons X offrait théoriquement la possibilité de révéler la structure moléculaire de grandes molécules comme les protéines et l’ADN, mais de graves problèmes techniques empêchaient alors la cristallographie aux rayons X d’être applicable à de si grandes molécules.

1949-1950Modification

Crick a enseigné lui-même la théorie mathématique de la cristallographie aux rayons X. Pendant la période où Crick étudie la diffraction des rayons X, les chercheurs du laboratoire de Cambridge tentent de déterminer la conformation hélicoïdale la plus stable des chaînes d’acides aminés dans les protéines (l’hélice alpha). Linus Pauling a été le premier à identifier le ratio de 3,6 acides aminés par tour d’hélice de l’hélice alpha. Crick a été témoin des types d’erreurs commises par ses collègues dans leurs tentatives infructueuses de créer un modèle moléculaire correct de l’hélice alpha ; ces erreurs se sont révélées être des leçons importantes qui pourraient être appliquées, à l’avenir, à la structure hélicoïdale de l’ADN. Par exemple, il a appris l’importance de la rigidité structurelle que les doubles liaisons confèrent aux structures moléculaires, ce qui est pertinent tant pour les liaisons peptidiques dans les protéines que pour la structure des nucléotides dans l’ADN.

1951-1953 : Structure de l’ADNEdit

En 1951 et 1952, avec William Cochran et Vladimir Vand, Crick a participé à l’élaboration d’une théorie mathématique de la diffraction des rayons X par une molécule hélicoïdale. Ce résultat théorique correspondait bien aux données de rayons X pour les protéines qui contiennent des séquences d’acides aminés dans la conformation de l’hélice alpha. La théorie de la diffraction hélicoïdale s’est avérée également utile pour comprendre la structure de l’ADN.

À la fin de 1951, Crick a commencé à travailler avec James Watson au laboratoire Cavendish de l’université de Cambridge, en Angleterre. À l’aide de la « Photo 51 » (les résultats de diffraction des rayons X de Rosalind Franklin et de son étudiant diplômé Raymond Gosling du King’s College de Londres, qui leur ont été donnés par Gosling et Wilkins, le collègue de Franklin), Watson et Crick ont développé ensemble un modèle de structure hélicoïdale de l’ADN, qu’ils ont publié en 1953. Pour ce travail et les suivants, ils ont reçu conjointement avec Wilkins le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1962.

Lorsque Watson est arrivé à Cambridge, Crick était un étudiant diplômé de 35 ans (en raison de son travail pendant la Seconde Guerre mondiale) et Watson n’avait que 23 ans, mais avait déjà obtenu un doctorat. Ils partageaient un intérêt pour le problème fondamental de savoir comment l’information génétique pouvait être stockée sous forme moléculaire. Watson et Crick parlaient sans cesse de l’ADN et de l’idée qu’il serait possible de deviner un bon modèle moléculaire de sa structure. Les images de diffraction des rayons X obtenues par Wilkins, Franklin et Gosling constituent un élément clé de l’information obtenue expérimentalement. En novembre 1951, Wilkins se rend à Cambridge et partage ses données avec Watson et Crick. Alexander Stokes (un autre expert de la théorie de la diffraction hélicoïdale) et Wilkins (tous deux au King’s College) étaient parvenus à la conclusion que les données de diffraction des rayons X pour l’ADN indiquaient que la molécule avait une structure hélicoïdale – mais Franklin contestait cette conclusion avec véhémence. Stimulés par leurs discussions avec Wilkins et par ce que Watson a appris en assistant à une conférence donnée par Franklin sur ses travaux sur l’ADN, Crick et Watson ont produit et montré un premier modèle erroné de l’ADN. Leur empressement à produire un modèle de la structure de l’ADN était en partie motivé par le fait qu’ils étaient en concurrence avec Linus Pauling. Étant donné le succès récent de Pauling dans la découverte de l’hélice Alpha, ils craignaient que Pauling soit également le premier à déterminer la structure de l’ADN.

Beaucoup ont spéculé sur ce qui aurait pu se passer si Pauling avait pu se rendre en Grande-Bretagne comme prévu en mai 1952. En réalité, ses activités politiques ont entraîné une restriction de ses déplacements par le gouvernement des États-Unis et il n’a visité le Royaume-Uni que plus tard, et à ce moment-là, il n’a rencontré aucun des chercheurs en ADN en Angleterre. De toute façon, à l’époque, il était préoccupé par les protéines et non par l’ADN. Watson et Crick ne travaillaient pas officiellement sur l’ADN. Crick rédigeait sa thèse de doctorat ; Watson avait également d’autres travaux, comme essayer d’obtenir des cristaux de myoglobine pour des expériences de diffraction des rayons X. En 1952, Watson effectue une diffraction des rayons X sur le virus de la mosaïque du tabac et obtient des résultats indiquant que ce dernier possède une structure hélicoïdale. Ayant échoué une fois, Watson et Crick étaient maintenant quelque peu réticents à essayer à nouveau et pendant un certain temps, on leur a interdit de faire d’autres efforts pour trouver un modèle moléculaire de l’ADN.

Diagramme qui souligne le squelette phosphate de l’ADN. Watson et Crick ont d’abord réalisé des modèles hélicoïdaux avec les phosphates au centre des hélices.

La compréhension de la chimie de base de Rosalind Franklin, qui indiquait que les squelettes hydrophiles contenant des phosphates des chaînes nucléotidiques de l’ADN devaient être positionnés de manière à interagir avec les molécules d’eau à l’extérieur de la molécule, tandis que les bases hydrophobes devaient être tassées dans le noyau, a été d’une grande importance pour l’effort de construction de modèles de Watson et Crick. Franklin a partagé ces connaissances chimiques avec Watson et Crick lorsqu’elle leur a fait remarquer que leur premier modèle (de 1951, avec les phosphates à l’intérieur) était manifestement erroné.

Crick a décrit ce qu’il considérait comme l’échec de Wilkins et Franklin à coopérer et à travailler à la recherche d’un modèle moléculaire de l’ADN comme une raison majeure pour laquelle lui et Watson ont finalement fait une deuxième tentative en ce sens. Ils ont demandé et obtenu la permission de le faire de William Lawrence Bragg et de Wilkins. Pour construire leur modèle d’ADN, Watson et Crick ont utilisé des informations provenant d’images de diffraction de rayons X non publiées de Franklin (montrées lors de réunions et librement partagées par Wilkins), y compris des comptes rendus préliminaires des résultats de Franklin/photographies des images de rayons X qui ont été inclus dans un rapport d’étape écrit pour le laboratoire du King’s College de Sir John Randall de fin 1952.

La question de savoir si Watson et Crick auraient dû avoir accès aux résultats de Franklin à son insu ou sans son autorisation, et avant qu’elle n’ait eu l’occasion de publier officiellement les résultats de son analyse détaillée de ses données de diffraction des rayons X qui étaient inclus dans le rapport d’étape, fait débat. Cependant, Watson et Crick ont trouvé une faille dans l’affirmation de Franklin selon laquelle, d’après ses données, une structure hélicoïdale n’était pas la seule forme possible pour l’ADN – ils étaient donc confrontés à un dilemme. Dans un effort pour clarifier cette question, Max Ferdinand Perutz publia plus tard le contenu du rapport d’activité et suggéra que rien ne figurait dans le rapport que Franklin elle-même n’avait pas dit dans sa conférence (à laquelle assistait Watson) à la fin de 1951. De plus, Perutz a expliqué que le rapport était destiné à un comité du Medical Research Council (MRC) qui avait été créé pour « établir un contact entre les différents groupes de personnes travaillant pour le Conseil ». Les laboratoires de Randall et de Perutz étaient tous deux financés par le MRC.

Il n’est pas non plus évident de savoir quelle importance les résultats non publiés de Franklin dans le rapport d’étape ont réellement eu pour la construction du modèle réalisée par Watson et Crick. Après la collecte des premières images brutes de l’ADN par diffraction des rayons X dans les années 1930, William Astbury avait parlé de piles de nucléotides espacées de 3,4 angströms (0,34 nanomètre) dans l’ADN. Une citation des travaux antérieurs d’Astbury sur la diffraction des rayons X était l’une des huit références du premier article de Franklin sur l’ADN. L’analyse des résultats publiés par Astbury sur l’ADN et des meilleures images de diffraction des rayons X recueillies par Wilkins et Franklin a révélé la nature hélicoïdale de l’ADN. Il est possible de prédire le nombre de bases empilées dans un seul tour de l’hélice de l’ADN (10 par tour ; un tour complet de l’hélice fait 27 angströms dans la forme A compacte, 34 angströms dans la forme B plus humide). Wilkins partage cette information sur la forme B de l’ADN avec Crick et Watson. Crick n’a vu les images radiographiques de la forme B de Franklin (photo 51) qu’après la publication du modèle de double hélice d’ADN.

L’une des rares références citées par Watson et Crick lorsqu’ils ont publié leur modèle d’ADN était un article publié qui incluait le modèle d’ADN de Sven Furberg dont les bases étaient à l’intérieur. Ainsi, le modèle de Watson et Crick n’était pas le premier modèle « bases à l’intérieur » à être proposé. Les résultats de Furberg avaient également fourni l’orientation correcte des sucres de l’ADN par rapport aux bases. Au cours de la construction de leur modèle, Crick et Watson ont appris qu’une orientation antiparallèle des deux squelettes de la chaîne nucléotidique était la plus efficace pour orienter les paires de bases au centre d’une double hélice. C’est l’accès de Crick au rapport d’avancement de Franklin de la fin 1952 qui l’a rendu confiant dans le fait que l’ADN était une double hélice avec des chaînes antiparallèles, mais d’autres chaînes de raisonnement et sources d’information ont également conduit à ces conclusions.

A la suite de son départ du King’s College pour le Birkbeck College, Franklin a été invité par John Randall à abandonner ses travaux sur l’ADN. Lorsqu’il devint clair pour Wilkins et les superviseurs de Watson et Crick que Franklin allait occuper ce nouveau poste, et que Linus Pauling travaillait sur la structure de l’ADN, ils étaient prêts à partager les données de Franklin avec Watson et Crick, dans l’espoir qu’ils puissent trouver un bon modèle d’ADN avant que Pauling n’en soit capable. Les données de Franklin sur la diffraction des rayons X de l’ADN et son analyse systématique des caractéristiques structurelles de l’ADN ont été utiles à Watson et Crick pour les guider vers un modèle moléculaire correct. Le problème clé pour Watson et Crick, qui ne pouvait pas être résolu par les données du King’s College, était de deviner comment les bases nucléotidiques s’entassent au cœur de la double hélice de l’ADN.

Représentation schématique de certaines caractéristiques structurelles clés de l’ADN. Les structures similaires des paires de bases guanine:cytosine et adénine:thymine sont illustrées. Les paires de bases sont maintenues ensemble par des liaisons hydrogène. Les squelettes de phosphate sont antiparallèles.

Une autre clé pour trouver la structure correcte de l’ADN était ce qu’on appelle les rapports de Chargaff, des rapports déterminés expérimentalement des sous-unités nucléotidiques de l’ADN : la quantité de guanine est égale à la cytosine et la quantité d’adénine est égale à la thymine. Une visite d’Erwin Chargaff en Angleterre, en 1952, a renforcé la pertinence de ce fait important pour Watson et Crick. L’importance de ces rapports pour la structure de l’ADN n’a été reconnue que lorsque Watson, persistant à construire des modèles structurels, s’est rendu compte que les paires A:T et C:G sont structurellement similaires. En particulier, la longueur de chaque paire de bases est la même. Chargaff avait également fait remarquer à Watson que, dans l’environnement aqueux et salin de la cellule, les tautomères prédominants des bases pyrimidiques (C et T) seraient les configurations amine et céto de la cytosine et de la thymine, plutôt que les formes imino et énol que Crick et Watson avaient supposées. Ils ont consulté Jerry Donohue qui a confirmé les structures les plus probables des bases nucléotidiques. Les paires de bases sont maintenues ensemble par des liaisons hydrogène, les mêmes interactions non covalentes qui stabilisent l’hélice α des protéines. Les structures correctes étaient essentielles pour le positionnement des liaisons hydrogène. Ces connaissances ont permis à Watson de déduire les véritables relations biologiques des paires A:T et C:G. Après la découverte des paires A:T et C:G liées par des liaisons hydrogène, Watson et Crick ont rapidement mis au point leur modèle antiparallèle à double hélice de l’ADN, les liaisons hydrogène au cœur de l’hélice permettant de « dézipper » les deux brins complémentaires pour faciliter la réplication : la dernière condition essentielle pour un modèle probable de la molécule génétique. Aussi importantes qu’aient été les contributions de Crick à la découverte du modèle d’ADN à double hélice, il a déclaré que sans la chance de collaborer avec Watson, il n’aurait pas trouvé la structure tout seul.

Crick a tenté timidement d’effectuer quelques expériences sur l’appariement des bases nucléotidiques, mais il était plus un biologiste théorique qu’un biologiste expérimental. Il y eut une autre quasi-découverte des règles d’appariement des bases au début de 1952. Crick avait commencé à réfléchir aux interactions entre les bases. Il demande à John Griffith d’essayer de calculer les interactions attractives entre les bases de l’ADN à partir des principes chimiques et de la mécanique quantique. La meilleure estimation de Griffith était que A:T et G:C étaient des paires attractives. À l’époque, Crick ne connaissait pas les règles de Chargaff et il n’a pas fait grand cas des calculs de Griffith, même s’ils l’ont amené à réfléchir à la réplication complémentaire. L’identification des règles d’appariement correctes des bases (A-T, G-C) a été réalisée par Watson en « jouant » avec des modèles en carton découpé des bases nucléotidiques, de la même manière que Linus Pauling avait découvert l’hélice alpha des protéines quelques années auparavant. La découverte de la structure en double hélice de l’ADN par Watson et Crick a été rendue possible par leur volonté de combiner la théorie, la modélisation et les résultats expérimentaux (bien que la plupart du temps réalisés par d’autres) pour atteindre leur objectif.

La structure en double hélice de l’ADN proposée par Watson et Crick était basée sur des liaisons « Watson-Crick » entre les quatre bases les plus fréquemment présentes dans l’ADN (A, C, T, G) et l’ARN (A, C, U, G). Toutefois, des recherches ultérieures ont montré que les structures moléculaires de l’ADN à triple et quadruple brins et d’autres structures plus complexes nécessitaient un appariement de bases de type Hoogsteen. L’ensemble du domaine de la biologie synthétique a commencé avec les travaux de chercheurs comme Erik T. Kool, dans lesquels des bases autres que A, C, T et G sont utilisées dans un ADN synthétique. Outre l’ADN synthétique, on tente également de construire des codons synthétiques, des endonucléases synthétiques, des protéines synthétiques et des doigts de zinc synthétiques. Avec l’ADN synthétique, au lieu d’avoir 43 codons, s’il y a n nouvelles bases, il peut y avoir jusqu’à n3 codons. Des recherches sont actuellement menées pour voir si les codons peuvent être étendus à plus de 3 bases. Ces nouveaux codons peuvent coder pour de nouveaux acides aminés. Ces molécules synthétiques peuvent être utilisées non seulement en médecine, mais dans la création de nouveaux matériaux.

La découverte a été faite le 28 février 1953 ; le premier article de Watson/Crick est paru dans Nature le 25 avril 1953. Sir Lawrence Bragg, le directeur du laboratoire Cavendish, où travaillaient Watson et Crick, a donné une conférence à la Guy’s Hospital Medical School de Londres le jeudi 14 mai 1953 qui a donné lieu à un article de Ritchie Calder dans le News Chronicle de Londres, le vendredi 15 mai 1953, intitulé « Why You Are You. Le secret le plus proche de la vie ». La nouvelle parvient aux lecteurs du New York Times dès le lendemain ; Victor K. McElheny, dans le cadre de ses recherches pour sa biographie, « Watson and DNA : Making a Scientific Revolution », a trouvé une coupure d’un article de six paragraphes du New York Times écrit depuis Londres et daté du 16 mai 1953, avec le titre « Form of ‘Life Unit’ in Cell Is Scanned ». L’article est paru dans une première édition, puis a été retiré pour faire de la place à des nouvelles jugées plus importantes. (Le New York Times a ensuite publié un article plus long le 12 juin 1953). Le journal de premier cycle de l’université, Varsity, a également publié son propre court article sur la découverte le samedi 30 mai 1953. L’annonce initiale de la découverte par Bragg lors d’une conférence Solvay sur les protéines en Belgique le 8 avril 1953 n’a pas été rapportée par la presse britannique.

Dans une lettre manuscrite de sept pages adressée à son fils dans un pensionnat britannique le 19 mars 1953, Crick explique sa découverte, commençant la lettre par « Mon cher Michael, Jim Watson et moi avons probablement fait une découverte des plus importantes… ». La lettre a été mise aux enchères chez Christie’s New York le 10 avril 2013 avec une estimation de 1 à 2 millions de dollars, pour finalement être vendue pour 6 059 750 dollars, le plus gros montant jamais payé pour une lettre aux enchères.

Sydney Brenner, Jack Dunitz, Dorothy Hodgkin, Leslie Orgel, et Beryl M. Oughton, ont été parmi les premières personnes, en avril 1953, à voir le modèle de la structure de l’ADN, construit par Crick et Watson ; à l’époque, ils travaillaient au département de chimie de l’université d’Oxford. Tous ont été impressionnés par le nouveau modèle d’ADN, en particulier Brenner, qui a ensuite travaillé avec Crick à Cambridge, au Cavendish Laboratory et au nouveau Laboratory of Molecular Biology. Selon feu le Dr Beryl Oughton, qui deviendra plus tard Rimmer, ils ont tous voyagé ensemble dans deux voitures lorsque Dorothy Hodgkin leur a annoncé qu’ils allaient à Cambridge pour voir le modèle de la structure de l’ADN. Orgel a également travaillé plus tard avec Crick à l’Institut Salk pour les études biologiques.

Le modèle d’ADN de Crick et Watson construit en 1953, a été reconstruit en grande partie à partir de ses pièces d’origine en 1973 et donné au National Science Museum de Londres.

Suite à la mort de Crick, il y a eu des allégations selon lesquelles il aurait consommé du LSD lorsqu’il est arrivé à l’idée de la structure en hélice de l’ADN. Bien qu’il ait presque certainement utilisé du LSD, il est peu probable qu’il le faisait dès 1953.

Biologie moléculaireEdit

En 1954, à l’âge de 37 ans, Crick a terminé sa thèse de doctorat : « Diffraction des rayons X : Polypeptides et protéines » et obtient son diplôme. Crick a ensuite travaillé dans le laboratoire de David Harker à l’Institut polytechnique de Brooklyn, où il a continué à développer ses compétences dans l’analyse des données de diffraction des rayons X pour les protéines, travaillant principalement sur la ribonucléase et les mécanismes de la synthèse des protéines. David Harker, le cristallographe américain aux rayons X, a été décrit comme « le John Wayne de la cristallographie » par Vittorio Luzzati, cristallographe au Centre de génétique moléculaire de Gif-sur-Yvette près de Paris, qui avait travaillé avec Rosalind Franklin.

Après la découverte du modèle à double hélice de l’ADN, les intérêts de Crick se sont rapidement tournés vers les implications biologiques de la structure. En 1953, Watson et Crick publient un autre article dans Nature qui déclare : « il semble donc probable que la séquence précise des bases soit le code qui porte l’information génétique ».

Triple hélice de collagène.

En 1956, Crick et Watson spéculent sur la structure des petits virus. Ils ont suggéré que les virus sphériques tels que le Tomato bushy stunt virus avaient une symétrie icosaédrique et étaient constitués de 60 sous-unités identiques.

Après son court séjour à New York, Crick est retourné à Cambridge où il a travaillé jusqu’en 1976, date à laquelle il a déménagé en Californie. Crick s’engage dans plusieurs collaborations de diffraction de rayons X, comme celle avec Alexander Rich sur la structure du collagène. Cependant, Crick s’éloigne rapidement des travaux continus liés à son expertise dans l’interprétation des diagrammes de diffraction des rayons X des protéines.

George Gamow met en place un groupe de scientifiques intéressés par le rôle de l’ARN en tant qu’intermédiaire entre l’ADN comme molécule de stockage génétique dans le noyau des cellules et la synthèse des protéines dans le cytoplasme (le RNA Tie Club). Pour Crick, il était clair qu’il devait exister un code permettant à une courte séquence de nucléotides de spécifier un acide aminé particulier dans une protéine nouvellement synthétisée. En 1956, Crick rédige un article informel sur le problème du codage génétique pour le petit groupe de scientifiques du groupe ARN de Gamow. Dans cet article, Crick passait en revue les preuves soutenant l’idée qu’il existait un ensemble commun d’environ 20 acides aminés utilisés pour synthétiser les protéines. Crick a proposé qu’il existait un ensemble correspondant de petites « molécules adaptatrices » qui se liaient par hydrogène à de courtes séquences d’un acide nucléique et se liaient également à l’un des acides aminés. Il a également exploré les nombreuses possibilités théoriques par lesquelles de courtes séquences d’acide nucléique pourraient coder pour les 20 acides aminés.

Modèle moléculaire d’une molécule d’ARNt. Crick a prédit que de telles molécules adaptatrices pourraient exister en tant que liens entre les codons et les acides aminés.

Durant le milieu et la fin des années 1950, Crick était très engagé intellectuellement dans la résolution du mystère de la synthèse des protéines. En 1958, la pensée de Crick avait mûri et il pouvait énumérer de manière ordonnée toutes les caractéristiques clés du processus de synthèse des protéines :

  • information génétique stockée dans la séquence des molécules d’ADN
  • molécule d’ARN « messager » pour transporter les instructions de fabrication d’une protéine vers le cytoplasme
  • molécules adaptatrices (« elles pourraient contenir des nucléotides ») pour faire correspondre de courtes séquences de nucléotides dans les molécules d’ARN messager à des acides aminés spécifiques
  • complexes ribonucléiques-…complexes protéiques qui catalysent l’assemblage des acides aminés en protéines selon l’ARN messager

Les molécules adaptatrices se sont finalement révélées être des ARNt et les « complexes ribonucléiques-protéiques » catalytiques ont été appelés ribosomes. Une étape importante a été la prise de conscience ultérieure (en 1960) que l’ARN messager n’était pas le même que l’ARN ribosomal. Cependant, rien de tout cela n’a répondu à la question théorique fondamentale de la nature exacte du code génétique. Dans son article de 1958, Crick spécule, comme d’autres, qu’un triplet de nucléotides pourrait coder pour un acide aminé. Un tel code pourrait être « dégénéré », avec 4×4×4=64 triplets possibles des quatre sous-unités de nucléotides, alors qu’il n’existe que 20 acides aminés. Certains acides aminés pourraient avoir des codes à triplets multiples. Crick a également exploré d’autres codes dans lesquels, pour diverses raisons, seuls certains des triplets étaient utilisés, produisant « magiquement » les 20 combinaisons nécessaires. Des résultats expérimentaux étaient nécessaires ; la théorie seule ne pouvait pas décider de la nature du code. Crick a également utilisé le terme « dogme central » pour résumer une idée qui implique que le flux d’informations génétiques entre les macromolécules serait essentiellement à sens unique:

ADN → ARN → Protéine

Certains critiques ont pensé qu’en utilisant le mot « dogme », Crick laissait entendre qu’il s’agissait d’une règle qui ne pouvait pas être remise en question, mais tout ce qu’il voulait vraiment dire, c’est qu’il s’agissait d’une idée convaincante sans beaucoup de preuves solides pour la soutenir. Dans sa réflexion sur les processus biologiques reliant les gènes de l’ADN aux protéines, Crick a explicitement fait la distinction entre les matériaux impliqués, l’énergie requise et le flux d’informations. Crick s’est concentré sur cette troisième composante (l’information), qui est devenue le principe d’organisation de ce que l’on a appelé la biologie moléculaire. A cette époque, Crick était devenu un biologiste moléculaire théorique très influent.

La preuve que le code génétique est un code triplet dégénéré est finalement venue d’expériences de génétique, dont certaines ont été réalisées par Crick. Les détails du code sont surtout venus des travaux de Marshall Nirenberg et d’autres qui ont synthétisé des molécules d’ARN synthétiques et les ont utilisées comme modèles pour la synthèse in vitro de protéines. Nirenberg a d’abord annoncé ses résultats à un petit public à Moscou lors d’une conférence en 1961. La réaction de Crick a été d’inviter Nirenberg à faire son exposé devant un public plus nombreux.

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