Most egy olyan angol fizikus és biofizikus 115. születésnapját ünnepeljük, aki mindkét tudományágban kiemelkedőt alkotott és mégis alig ismerjük a nevét. Pedig John Randall egyik találmányával, a második világháború kimenetelében nagy szerepet játszó találmánya, az üreges magnetron ma szinte minden konyhában ott van a mikrohullámú sütő lelkeként. Húsz évvel később meg már Nobel-díjas felfedezés, a DNS struktúrájának a megfejtésénél egyengette a díjat elnyerők kutatását.

John Randall 1905. március 23-án született a Liverpool és Manchester között félúton fekvő Newton-Le-Willows városában. Apja, Sidney Randall facsemete- és magkereskedő, anyja, Hanna Cowley pedig a régió szénbánya-felügyelője volt. Három gyermekük közül egyedül az elsőszülött Randall volt fiú. A középiskola után a Manchesteri Egyetemen folytatta tanulmányait és 1926-ban MSc fokozatot szerzett fizikából. Pályakezdőként a General Electric Wembley-ben lévő laboratóriumában helyezkedett el, ahol fénycsövekhez használt gerjesztett fényporok kidolgozását vezette. A Birminghami Egyetemen a foszforeszkáló anyagok elektroncsapda elméletét kidolgozó kutatásaival 1937-ben elnyerte a Fellowship of Royal Society kitüntetést. Itt, a Mark Oliphant vezette fizika tanszéken találkozott a doktori disszertációján dolgozó Maurice Wilkins-szel, akinek a témavezetője lett.

1939-ben a második világháború kényszerűen más irányba vitte a kutatásokat. Oliphantot felkérte az Admiralitás a 10 cm-es sávban működő radarberendezés kifejlesztésére abban a reményben, hogy egy ilyen mikrohullámú radarral már olyan kis tárgyak is detektálhatóak, mint egy tengeralattjáró periszkópja. Oliphant a klisztron erősítésének a növelésével gondolta megoldani a problémát, s ebben ért is el eredményeket. Ahhoz azonban, hogy legyen mit erősíteni, kellett egy nagyteljesítményű mikrohullámú oszcillátor is. Ennek a megalkotására John Randallt és Harry Bootot kérte fel azzal a javaslattal, hogy egy, az UHF rádiórendszerekben már bevált technikát átvéve, miniatűr Barkhausen-Kurz csövet fejlesszenek ki erre a célra. Hamar kiderült azonban, hogy ez az út nem járható: a kinyerhető teljesítmény messze nem elég a tervezett radar céljaira.

Randall és Boot ezek után más irányban kezdett el gondolkodni. A Barkhausen-Kurz cső mellett a másik eszköz, amivel mikrohullámokat lehetett kelteni, a magnetron volt. 1921-ben Albert Hull létrehozta a felhasított anódú magnetront, ami valamivel jobb hatásfokú volt, mint a zárt anódú elődje, de a radar céljaira nem adott kellő erősségű jelet, aminek leginkább a rendkívül rossz hatásfok volt az oka. A két kutató azonban összehozta a klisztron képességeit a magnetron előnyeivel és azt találták ki, hogy a magnetron hatásfokát üregesen kiképzett anóddal próbálják meg növelni. A katódból kilépő elektronok így nem két fémlemez között verődve hozzák létre a mikrohullámú jelet, hanem az anód üregeinek a rezonanciája fogja őket terelni, miközben az anódról ki lehet csatolni a keletkező nagyfrekvenciás jelet. A magnetron alján és tetején meghagyták a két állandó mágnest, mely körpályára tereli a katódból kilépő elektronokat, melyek végül – energiájukat vesztve – visszazuhannak a katódba. Eközben azonban az üregekben keletkező rezonancia hatására létrejön a nagyfrekvenciás jel, melyet az egyik üregbe telepített hurokkal ki lehet csatolni.

Elsőként egy hatüreges magnetront raktak össze 1940 februárjában, mely 400 W-os teljesítménnyel dolgozott. Egy héttel később már 1000 W-ra tornászták fel a teljesítményt. Az eredményeiket bemutatták a General Electric Company-nak, akik átvették a gondolatot és oxidréteggel borított katóddal, az üregek számának nyolcra növelésével, pontos megmunkálással és néhány újabb módosítással már 10 kW-ra tudták felvinni az üreges magnetron teljesítményét. Ez már elég volt a katonai alkalmazásokhoz is és miniatürizált, vízhűtésű változatát akár vadászgépekbe is be lehetett építeni, ami újabb nagy előnyt jelentett a háborúban.

Randall és Boot találmánya nagyban hozzájárult az angol katonai sikerekhez, de a találmány eredményeit ma is nap, mint nap élvezhetjük, ugyanis a mikrohullámú sütőkben is üreges magnetron állítja elő a vízmolekulák megmozgatásához szükséges 2450 MHz-es mikrohullámot. Ha a találmány ezen oldalát nézzük, akkor bizony ennek a két névnek nagyon is ismertnek kellene lennie. Természetesen Henry Bootról is megemlékezünk majd a születésnapján 2022-ben.

Most viszont térjünk vissza John Randallhoz, aki a találmány sikere után más irányban folytatta kutatásait, 1943-ban otthagyta Mark Oliphant laboratóriumát és egy éves Cambridge-i kitérő után a St. Andrews Egyetem professzori állását fogadta el, közben pedig Maurice Wilkinssel közösen biofizikai kutatásokba kezdtek.

1946-ban már a londoni King’s College fizika tanszékének a vezetését nyerte el, de nem sokkal később itt alakult meg a Biofizikai Kutató Egység, melynek John Randall lett az igazgatója. A kutatólabor az egyik központjává vált a DNS szerkezetének a feltárásában. Emellett még két helyen folytak hasonló kutatások. A másik központ a Chambridge-i Egyetemen, a Cavendish Laboratóriumban volt, ahol mások mellett James D. Watson és Francis Crick is ezen dolgozott, míg a harmadik központ az amerikai Caltech-en, azaz a California Institute of Technology berkein belül működött, itt Linus Pauling neve fémjelezte a kutatásokat.

A John Randall által vezetett intézményben Maurice Wilkins volt a DNS kutatócsoport vezetője, de ebben a csoportban dolgozott Rosalind Franklin is, aki röntgenkrisztallográfiai módszerekkel vizsgálta a DNS-t és az erről készült híres „Photograph 51” felvétele vezetett el ahhoz a felismeréshez, hogy a DNS-nek kettős csavar szerkezete van, amit a köznyelv kettős spirálként szokott emlegetni. Ugyancsak ebben a csoportban dolgozott Raymond Gosling is, aki több interjújában is kifejtette, hogy Randallnak elévülhetetlen érdemei voltak a DNS kutatások irányban tartásában és a röntgenkrisztallográfiai módszer támogatásában.

Hogy végül is miért Crick, Watson és Wilkins kapta 1962-ben a DNS szerkezetének a felismeréséért és az átöröklésben játszott szerepének a feltárásáért a fiziológiai és orvostudományi Nobel-díjat? Ez egy hosszú történet, amit sokan sokféleképpen mondanak el. Tény, hogy Rosalind Franklin 37 éves korában – valószínűleg éppen a kutatási munkája következményként – 1958-ban elhunyt, így nem is kaphatott már Nobel-díjat. Randall viszont nem volt közvetlenül benne a kutatócsoportban, azt Wilkins vezette. Crick és Watson pedig rengeteg információt rakott össze, s a mozaikok közül már csak az hiányzott, hogy felismerjék, hogy nem hármas csavar szerkezete van a DNS-nek. Ehhez segített Franklin Photograph 51 felvétele, amit viszont Wilkins Franklin jóváhagyása nélkül mutatott meg Cricknek és Watsonnak. Végül is mindenki megérdemelte a kapott Nobel-díjat, de lehet, hogy még néhányan szintén megkaphatták volna. Így maradt végül is Randall Nobel-díj nélkül annak ellenére, hogy két világraszóló találmányban, felfedezésben is oroszlánszerepet vállalt. Más formában viszont elérte az elismerés: 1962-ben lovaggá ütötték, így lett Sir John Randall a neve a továbbiakban.

Randall a DNS szerkezet megfejtése után még hosszú ideig foglalkozott biofizikával, elektronmikroszkópos kutatásokba kezdett, majd 1970-ben az Edinburgh-i Egyetemen folytatta munkáját, ahol egy külön csoportot hozott össze biomolekuláris kutatások céljaira. Végül 79 éves korában, 1984. június 16-án hunyt el Edinburgh-ban. Tiszteletére a King’s College általa vezetett biofizikai laboratóriumát ma Randall Sejt- és Molekuláris Biofizikai Divíziónak hívják.

dr. Bartolits István