לינוס פאולינג
קריירה > מולקולות ביולוגיות

באמצע שנות ה-30 של המאה נטתה מדיניות המימון של קרן רוקפלר לטובת המחקר הביולוגי, ופאולינג, שהושפע מכך במידה רבה, החליט לנסות תחומי מחקר חדשים. אמנם, בהתחלה הוא התמקד כמעט אך ורק במבנים מולקולריים לא אורגניים, אבל גם חשב מדי פעם על מולקולות שיש להן חשיבות ביולוגית, בין השאר משום שקלטק הלכה והתחזקה בתחום הביולוגיה.
מחקריו הראשונים בתחום עסקו במבנה ההמוגלובין. הוא הוכיח כי מבנה מולקולת ההמוגלובין משתנה כאשר היא מקבלת או מאבדת אטום של חמצן. בעקבות תצפית זו הוא החליט להוסיף ולחקור את מבנה החלבון בכלל. הוא חזר לערוך ניתוחים באמצעות קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן, אבל המבנים החלבוניים לא התמסרו לטכניקה הזו באותה קלות כמו גבישי המינרלים במחקריו הקודמים. צילומי הרנטגן הטובים ביותר של חלבונים בשנות ה-30 נעשו על ידי הקריסטלוגרף הבריטי ויליאם אסטבורי, אך כאשר פאולינג ניסה בשנת 1937 להסביר את תצפיותיו של אסטבורי באמצעות מכניקת הקוונטים, הוא נכשל.
רק כעבור אחת עשרה שנים הצליח פאולינג להסביר מה הייתה הבעיה: הניתוח המתמטי שלו היה נכון, אלא שהמולקולות בצילומיו של אסטבורי סטו ממיקומן הצפוי, בגלל האופן שבו הן צולמו. פאולינג גיבש מודל למבנה ההמוגלובין שעל פיו האטומים מסודרים בצורת סליל, והחיל את הרעיון הזה על חלבונים בכלל.
ב-1951 התבססו פאולינג, רוברט קורי והרמן ברנסון על המבנים של חומצות אמינו ופפטידים, ועל המבנה השטוח של הקשר הפפטידי, והראו שסלילי אלפא ומשטחי בטא הם התצורות העיקריות של המבנה השניוני בחלבון.
בעבודה זו באה לידי ביטוי יכולת החשיבה הבלתי שגרתית של פאולינג. בבסיס המבנה הסלילי עמד הרעיון המהפכני שסיבוב אחד של הסליל יכול להכיל מספר לא שלם של חומצת אמינו; במקרה של סליל האלפא, יש 3.7 חומצות אמינו בכל סיבוב.
פאולינג העלה אז את ההשערה כי מבנה ה-DNA הוא סליל משולש,‏
אך היו במודל שלו מספר טעויות בסיסיות, כמו רעיון קיומן של קבוצות פוספט נייטרליות, העומד בסתירה לחומציותו של ה-DNA. הפיזיקאי ויליאם לורנס בראג ממעבדת קוונדיש היה מאוכזב שהפסיד לפאולינג במירוץ לגילוי מבנה החלבון. צוותו של בראג שגה אז שגיאה יסודית בכך שלא הביא בחשבון את אופיו המישורי של הקשר הפפטידי כשבנה את מודל החלבון שלו. כאשר נודע במעבדת קוונדיש כי פאולינג עובד על מודל למבנה המולקולרי של ה-DNA, הורשו ג'יימס ווטסון ופרנסיס קריק לחזור למחקר שנטשו בעבר, ולבנות מודל כזה. בהמשך הם נעזרו בנתונים מהותיים מתוך מחקר שלא פורסם של מוריס וילקינס ורוזלינד פרנקלין מקינגס קולג'. בתחילת 1953 הציגו ווטסון וקריק את מודל הסליל הכפול למבנה ה-DNA. מאוחר יותר מנה פאולינג סיבות שונות לשגיאות שעשה בקשר למבנה ה-DNA, וביניהן נתונים מטעים על צפיפות, והיעדר צילומים באיכות גבוהה של קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן. כשפאולינג עסק במחקרו, יצרה רוזלינד פרנקלין באנגליה את הצילומים הטובים ביותר בעולם. הם היו המפתח להצלחה של ווטסון וקריק. פאולינג לא ראה אותם, אם כי עוזר המחקר שלו רוברט קורי כן ראה לפחות חלק מהם כשמילא את מקומו של פאולינג בכינוס באנגליה בנושא החלבון בקיץ 1952. פאולינג לא יכול היה להשתתף בכינוס כי הדרכון שלו עוכב בידי מחלקת המדינה של ארצות הברית בגלל חשד לנטיות קומוניסטיות (זו הייתה תחילת תקופת המקארתיזם בארצות הברית). כך נולדה האגדה כי פאולינג החמיץ את גילוי ה-DNA בגלל המצב הפוליטי.
אבל הפוליטיקה לא שיחקה תפקיד חשוב עד כדי כך: כאמור, קורי כן ראה את הצילומים, וגם דרכונו של פאולינג עצמו הוחזר לו תוך כמה שבועות, והוא כן ביקר במעבדות באנגליה לפני כתיבת המאמר שלו על ה-DNA. היו לו הרבה הזדמנויות לבקר במעבדה של פרנקלין ולהתרשם מעבודתה, אך הוא בחר שלא לעשות זאת.
פאולינג חקר גם תגובות אנזימטיות והיה בין הראשונים להצביע על כך שאנזימים מזרזים תגובות על ידי ייצוב מצב המעבר של התגובה. הוא גם היה בין המדענים הראשונים שהניחו כי ההיקשרות של נוגדנים לאנטיגנים נובעת מההשלמה ההדדית בין המבנים שלהם. ברוח דומה הוא כתב יחד עם מקס דלבריק, הפיזיקאי שהיה לביולוג, מאמר הטוען ששכפול DNA נובע ממשלימות, או השלמתיות (complementarity), ולא מדמיון (similarity), כפי שהציעו מספר חוקרים. המודל של ווטסון וקריק למבנה ה-DNA מאשר טענה זו.