Siendo niño sus padres se trasladan a Inglaterra. Estudió Física en la Universidad de Cambridge y se doctoró en la Universidad de Birmingham. Al comenzar la Segunda Guerra Mundial se traslada a Estados Unidos en donde trabaja en el Proyecto Manhattan para el perfeccionamiento del radar y en la separación de isótopos mediante espectrógrafo de masas para construcción de la bomba atómica.
Wilkins junto con Rosalind Franklin trabajando sobre la difracción de rayos X, describen la estructura DE DOBLE ELICE del ADN, que posteriormente servirá de base para la descripción de dicha estructura por James Dewey Watson y Francis Crick. Wilkins mostró unas nuevas imágenes de difracción de rayos X de alta calidad sobre la molécula de ADN, obtenidas por Franklin y sin su permiso, a Watson y Crick, lo que les orientó y motivó para la descripción del modelo de doble hélice.
Wilkins, Watson y Crick recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1962, Franklin falleció en 1958. y su gran estructura subatomica fue la que ayuda con el descubrimiento de las bases nitrogenadas del ADN.
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