Текст книги "От Дарвина до Эйнштейна. Величайшие ошибки гениальных ученых, которые изменили наше понимание жизни и вселенной"

Чертежи самой Жизни

Не все, о чем писал Полинг в той прославленной серии статей, опубликованных в 1951 году, оказалось верным. Тщательный пересмотр всего корпуса его текстов за тот год позволяет выявить несколько слабых мест. В частности, впоследствии пришлось отказаться от модели гамма-спирали по энергетическим соображениям. Однако мелкие недочеты совершенно не умаляют грандиозности открытия Полинга – его альфа-спирали и ее основополагающей роли в структуре белков. Более того, вклад Полинга в наше понимание природы жизни этим отнюдь не ограничивается. Он оказался в числе первых ученых[195]195
  Краткий обзор достижений Полинга см. в Dunitz 1991.


[Закрыть], которые заметили, что биология при всей ее сложности, в сущности, не более чем молекулярная химия, сопряженная с теорией эволюции. Еще в 1948 году Полинг прозорливо писал: «Чтобы понимать все великие биологические явления, нужно прежде всего разбираться в устройстве атомов и молекул, которые они формируют, создавая связи друг с другом; при этом нельзя довольствоваться пониманием устройства простых молекул… Нам следует также изучить структуру гигантских молекул в живых организмах»[196]196
  Pauling 1948a.


[Закрыть].

Влияние Полинга на теорию и методологию молекулярной биологии в целом поражает не меньше. Сначала в своей основополагающей монографии «The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals» («Природа химической связи и структура молекул и кристаллов»), вышедшей в 1939 году (Перевод на русский язык опубликован под сокращенным названием и с другой транслитерацией фамилии: Л. Паулинг, «Природа химической связи», Госхимиздат, 1947, пер. М. Дяткиной. – Прим. перев.) Полинг отмечает, как велико значение водородной связи в биомолекулах: «По моему мнению, если и далее применять методы структурной химии к физиологическим задачам, мы обнаружим, что значение водородной связи в физиологии куда больше, чем значение любой другой особенности химических структур»[197]197
  Pauling 1939, p. 265.


[Закрыть]. И в самом деле, структура многих органических молекул – от белков до нуклеиновых кислот – полностью подтвердила это предположение.

Во-вторых, Полинг стал первопроходцем в построении моделей – он превратил его в своего рода искусство предсказаний, основанное на строгих правилах структурной химии. Даже объемные красочные модели[198]198
  Francoeur 2001, p. 95. См. Nye 2001, p. 117.


[Закрыть], построенные в Калифорнийском технологическом институте, произвели в области макромолекулярных исследований настоящий фурор. Эти модели, которые делали в мастерской Калифорнийского технологического института по заказу лаборатории, в 1956 году стоили 1220 долларов за набор, состоявший примерно из шестисот «атомов».

Оказалось, что и практика, к которой прибегнул Полинг – не начинать с изучения рентгеновской дифракции, а прибегать к рентгенографии лишь как к последнему доводу, позволяющему выбрать верную гипотезу из нескольких, очень хитроумных и тонко обоснованных, – необычайно эффективна: тот же подход вскоре применили и Уотсон и Крик при изучении структуры ДНК.

Полингу принадлежит и еще одно выдающееся замечание по поводу генетики, которое он сделал в 1948 году во время лекции. Правда, судя по всему, даже он в то время еще не понимал в полной мере, насколько масштабны выводы из него. В начале той лекции Полинг напомнил слушателям:

«Монах Мендель обратил внимание, что наследование черт у растений горошка, например, карликовости или высокорослости или, скажем, лиловых и белых цветков, можно объяснить при помощи гипотезы о неких единицах наследования, которые передаются от родителей к потомству. Томас Хант Морган и его сотрудники определили, что эти единицы – это гены, расположенные вдоль хромосом в линейном порядке[199]199
  Pauling 1948b.


[Закрыть].»

А затем, ближе к концу лекции, добавил:

«Точный механизм, при помощи которого ген или молекула вируса производит себе подобных, пока не известен. В целом применение гена или вируса в качестве лекала приводит к образованию молекулы не с идентичной, а с комплементарной структурой. Может, конечно, случиться и так, что молекула окажется одновременно и идентичной, и комплементарной лекалу, по которой она создана. Однако мне представляется, что подобное развитие событий крайне маловероятно и рассматривать его стоит лишь в следующем случае. Если структура, которая служит лекалом (ген или молекула вируса) состоит, предположим, из двух частей, которые сами комплементарны по структуре, то каждая из этих частей может служить образцом для создания копии другой части, и тогда комплекс из двух частей может служить лекалом для создания копии самого себя (выделено мной. – М. Л.)[200]200
  Pauling 1948b.


[Закрыть].»

Как мы вскоре убедимся, если бы Полинг четыре года спустя вспомнил собственное утверждение, когда пытался определить структуру ДНК, то, вероятно, избежал бы своего ужасного ляпсуса.

О ДНК Полинг задумался только летом 1951 года. До начала пятидесятых большинство биологов и биохимиков придерживались белковой парадигмы – представления о том, что закладывают основу жизни и играют важнейшую роль в размножении, росте и физиологической регуляции именно белки, а не нуклеиновые кислоты. Это предположение коренится в представлениях биолога Томаса Генри Гексли, того самого «бульдога Дарвина», который считал, что источник всех качеств живой материи – это протоплазма, живая часть клетки. Белки, состоящие из длинных цепочек аминокислот, составляют заметную долю структуры живой клетки, в то время как нуклеиновые кислоты, что явствует из их названия, были обнаружены в ядрах клеток – nuclei.

Первые работы о структуре и составе нуклеиновых кислот, которыми занимался биохимик Фоэбус Левен (родившийся в России под именем Фишель Аронович Левин. – Прим. перев.) не помогли пробудить интерес к этим молекулам. Хуже того, эти исследования привели к прямо противоположному результату. Левен сумел отличить[201]201
  См., в частности, Levene and Bass 1931. Прекрасный обзор ранних трудов Левена см. у Olby 1974, p. 73–96.


[Закрыть] дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) от рибонуклеиновой кислоты (РНК) и выявить некоторые их качества. Однако его изыскания оставляли впечатление, что это довольно-таки простые и неинтересные вещества, неспособные играть важную и сложную роль руководителей роста и размножения. По словам цитолога Эдмунда Бичера Уилсона: «Нуклеиновые кислоты клеточного ядра в целом отличаются удивительным однообразием… В этом отношении они представляют собой прямую противоположность белкам: белки, и простые, и сложные, неистощимо разнообразны»[202]202
  Wilson 1925.


[Закрыть].

Подобные взгляды были приняты на протяжении всех сороковых годов. К тому времени уже стало известно, что ДНК состоит из неразветвленной цепочки единиц, получивших название нуклеотидов. Сами нуклеотиды также представлялись довольно несложными: каждый состоял из трех частей – фосфатной группы (атом фосфора, соединенный с четырьмя атомами кислорода), пятиатомного сахара и одного из четырех азотистых оснований. Эти четыре основания – это моноциклические цитозин и тимин (у которых одно кольцо) и бициклические аденин и гуанин (у которых кольцо двойное) (см. илл. 13). Однако даже в 1951 году еще не было известно, какова структура нуклеотидов на самом деле, как именно соединяются друг с другом их составные части и какова природа связей между самими нуклеотидами. Хотя все это с химической точки зрения было довольно занимательно, к концу 1951 года большинство генетиков все еще считали[203]203
  Эту идею, известную как «белковая парадигма», описывает, в частности, Kay 1993.


[Закрыть], что роль ДНК, в сущности, сводится к структурной и она, вероятно, не связана прямо с наследственностью, а служит своего рода подпоркой для более сложных белков. Само по себе это было странно, поскольку еще в 1944 году была опубликована статья, в которой биологи Освальд Эвери, Колин Маклеод и Маклин Маккарти представили солидные экспериментальные свидетельства того, что генетический материал живых клеток состоит из ДНК. Эвери с коллегами[204]204
  Avery, MacLeod, and McCarty 1944.


[Закрыть] вырастили большое количество болезнетворных бактерий, затем сумели разложить их на биохимические составляющие и сделали вывод, что именно молекулы ДНК, а не белки и не жиры, отвечают за то, чтобы превращать неболезнетворных бактерий в болезнетворные. В мае 1943 года Эвери написал своему брату Рою письмо, где рассказывал о результатах своих исследований, и в заключение добавил: «Вот, собственно, и все, Рой, и я не знаю, правда это или нет, однако мы отлично поработали и повеселились на славу»[205]205
  Письмо было написано 13 мая 1943 года. Оно входит в архив «The Oswald T. Avery Collection», доступный по ссылке Profiles in Science: National Library of Medicine: http://profiles.nlm.nih.gov/ps/retrieve/Collection/CID/CC


[Закрыть]. Причина, по которой результатам Эвери не уделили должного внимания, вероятно, состоит в том, что поскольку ни один из трех ученых не был генетиком, свои выводы они формулировали до того осторожно, что многие биологи и биохимики так и не смогли оценить всего их масштаба. Вывод статьи гласил: «Даже если бесспорно, вне всяких сомнений доказать, что преобразующая активность материала, описанного в этой статье, и в самом деле имманентно присуща нуклеиновой кислоте, все же при изучении специфически биологического аспекта ее воздействия следует опираться на химические основания». Осторожный читатель должен был принять в расчет и краткий итог статьи: «Полученные данные… свидетельствуют, что в пределах данного метода активная фракция не содержит никакого белка, который можно было бы продемонстрировать… и состоит в основном, а может быть, и исключительно из высокополимеризованной вязкой формы дезоксирибонуклеиновой кислоты».

Полинг был знаком с работой Эвери, однако даже он в более позднем интервью признался, что в то время не поверил, что ДНК имеет такое прямое отношение к наследственности: «Я знал о доводах в пользу того, что ДНК – это наследственный материал. Однако я с этой идеей не был согласен – понимаете, мне так нравились белки, что я считал, что наследственный материал – это именно они, а не нуклеиновые кислоты». Химик Питер Полинг, сын Лайнуса, также подтверждал, что точка зрения его отца была именно такова. В короткой статье, написанной в 1973 году, Питер писал: «Для моего отца нуклеиновые кислоты были просто интересными химическими соединениями, примерно как хлорид натрия [обычная поваренная соль]: оба эти вещества интересны, с обоими связаны интересные структурные задачи»[206]206
  Pauling, P. 1973.


[Закрыть].

Тем не менее к концу 1951 года появилась незаурядная статья биохимика Эдварда Ронвина[207]207
  Ronwin 1951.


[Закрыть], который тогда работал в Беркли, и Полинг так ею заинтересовался, что тут же приступил к решительным действиям. Статья Ронвина была озаглавлена «Остаток фосфорной кислоты в нуклеиновых кислотах» и вышла в ноябре 1951 года. В ней Ронвин предложил новый «дизайн» ДНК, при котором каждый атом фосфора связывается с пятью атомами кислорода, а Полинг – химик-структуралист до мозга костей – был полностью убежден, что он может быть связан только с четырьмя. Рассерженный Полинг (совместно с химиком Вернером Шомакером) мгновенно ответил краткой заметкой, адресованной редактору «Journal of the American Chemical Society», в которой первым делом заявил: «При описании гипотетической структуры вещества прежде всего надо следить, чтобы структурные элементы, на которые опирается гипотеза, не противоречили действительности». Заключение Полинга и Шомакера было еще язвительнее: «Объединение пяти атомов кислорода вокруг каждого атома фосфора настолько невероятно», писали они, что предполагаемая формула ДНК «не стоит дальнейшего рассмотрения». Ронвин сердито ответил[208]208
  В письме к Полингу Ронвин порекомендовал ему статью химика Людвига Аншютца, вышедшую в 1927 году, в которой утверждалось, что в некоторых структурах атом фосфора соединяется с пятью атомами кислорода.


[Закрыть], что есть и другие вещества, где атом фосфора соединяется с пятью атомами кислорода. Полинг и Шомакер[209]209
  Pauling and Schomaker 1952b.


[Закрыть] были вынуждены отозвать это замечание, высказанное в крайне резких выражениях, однако продолжали настаивать, и совершенно справедливо, что структуры подобного типа крайне чувствительны к влаге, а значит, они не слишком вероятные кандидаты на роль структуры ДНК. Этот спор ничего бы не значил, но он натолкнул Полинга на размышления о том, как может быть устроена ДНК. Чтобы добиться прогресса, ему нужны были высококачественные снимки рентгеновской дифракции ДНК, поскольку опубликованы были только очень старые снимки, которые сделали Уильям Астбери и Флоренс Белл в 1938–39 годах. К сожалению, получить хорошие рентгеновские снимки было не так-то просто. В начале пятидесятых в Калифорнийском технологическом институте сделали новые снимки, однако – хотите верьте, хотите нет – они были даже хуже качеством, чем у Астбери и Белл. Пока Полинг рассматривал варианты дальнейших действий, он услышал, что Морис Уилкинс из Королевского колледжа в Лондоне получил какие-то «хорошие волоконные изображения нуклеиновой кислоты»[210]210
  Об этом Полингу написал 9 августа 1951 года биохимик Джеральд Остер. Остер считал, что Уилкинс не спешит публиковать снимки просто потому, что ему это не очень интересно, однако на самом деле Уилкинс работал над подтверждением результатов при помощи других инструментов.


[Закрыть]. Полинг решил, что терять ему нечего, и написал Уилкинсу, чтобы узнать, готов ли тот поделиться полученными изображениями. Однако Полинг не знал, что в Великобритании началась настоящая «гонка за ДНК».

А тем временем в Англии

Три не связанные на первый взгляд события[211]211
  Разумеется, история открытия структуры ДНК рассказана не раз и не два, однако автобиографические свидетельства при всей их противоречивости имеют особую ценность. Особенно рекомендую Watson 1980 (Norton Critical Edition). Помимо оригинального (и полного противоречий) текста Уотсона, в книгу включено превосходное собрание обзоров и аналитических заметок. Кроме того, очень рекомендую Crick 1988 и Wilkins 2003. К сожалению, Розалинда Франклин прожила очень короткую жизнь и не успела написать автобиографию, однако этот пробел прекрасно заполняют две биографические книги – Sayre 1975 и Maddox 2002. Совсем недавно сестра Франклин Дженифер Глинн написала прелестные мемуары – Glynn 2012. Интересную точку зрения на работу Франклин как женщины в лаборатории, где правили мужчины, дает Des Jardins 2010, p. 180–195.


[Закрыть] [208], произошедшие в 1951 году, оказались судьбоносными: благодаря им и была открыта структура ДНК. Именно в тот год Фрэнсис Крик, которому исполнилось тридцать пять лет, работал в Кембридже над диссертацией по биологии, поскольку физика ему наскучила (впоследствии он говорил, что исследование вязкости воды было «самой занудной задачей на свете»). Однако без крепкой математической подготовки он не смог бы совершить своих выдающихся открытий. В том же году Джеймс Уотсон, двадцати трех лет, приехал в Кембридж изучать рентгеновскую дифракцию под руководством Макса Перуца. Уотсон защитил в Университете штата Индиана диссертацию о воздействии рентгеновских лучей на вирусы, получил степень доктора философии, а затем некоторое время изучал химию нуклеиновой кислоты в Копенгагенском университете. В том же 1951 году Розалинда Франклин, которой тогда было тридцать один, прибыла в Королевский колледж в Лондоне после трех лет исследовательской работы в Париже, где она стала специалистом по методам рентгеновской дифракции.

Розалинда Франклин родилась в семье образованных банкиров и получила степень доктора философии в Кембридже в 1945 году. Когда Розалинда прибыла в Королевский колледж, физик Морис Уилкинс рассчитывал, что благодаря ее глубоким познаниям в кристаллографии она поможет ему в исследованиях молекулярных структур. То, что Уилкинс рассчитывал на это, было ничуть не удивительно: по словам Уотсона, «исследования молекулы ДНК в Англии в то время были практически личной епархией Мориса Уилкинса»[212]212
  Watson 1980, p. 13.


[Закрыть]. Однако сама Франклин совершенно не имела этого в виду, когда ехала в Королевский колледж, и у нее были на то веские причины. В письме с описанием должностных обязанностей, которое она получила от сэра Джона Рэндалла, руководителя отдела биофизических исследований Королевского колледжа, говорилось: «Это означает, что во всем, что касается экспериментов[213]213
  Рэндалл написал Франклин 4 декабря 1950 года. Он добавил: «При всем при том я не считаю, что нам нужно прекратить всякую работу с растворами, однако мы и в самом деле полагаем, что работа с волокнами принесет нам больше непосредственной пользы, а возможно, окажется и фундаментальной». Письмо воспроизводится, в частности, у Olby 1974, p. 346, и у Maddox 2002, p. 114. См. также 1968.


[Закрыть] с рентгеновскими снимками, на данный момент будете участвовать только вы с Гослингом [речь идет о Раймонде Гослинге, который в то время был студентом-старшекурсником], а также ваша временная помощница миссис Геллер, выпускница Сиракузского университета в штате Нью-Йорк». Из этого Франклин сделала логичный вывод, что в работе над структурой ДНК она будет сама себе хозяйкой, а это, очевидно, не совпадало с намерениями Уилкинса. Так что с первого же дня Франклин и Уилкинс были обречены на ссоры и раздоры, и так оно и случилось. В конечном итоге они работали порознь в стенах одной и той же лаборатории.

А вот Уотсон и Крик, у которых был общий кабинет в Кембридже, сразу же поладили. Уотсон считал, что Крик «несомненно, самый талантливый человек из всех, с кем мне доводилось работать, и я не видел никого, кто был бы так близок по уровню к Полингу»[214]214
  Watson 1951, цит. у Olby 1974, p. 354.


[Закрыть]. У этих ученых были разные, но взаимодополняющие способности, опыт и характеры. Как отмечал Крик в одном интервью: «Нам было очень выгодно, что раньше он [Уотсон] занимался бактериофагами, а я об этом только читал, а сам с этим не сталкивался, а я раньше работал в кристаллографии, о которой он только читал, а сам не сталкивался». Просто удивительно читать, как они отзывались друг о друге. Уотсон писал, что Крик был самоуверен, задирист, остер на язык и имел привычку говорить правду в глаза: «В жизни не видел Фрэнсиса Крика в мирном настроении»[215]215
  Watson 1980, p. 9.


[Закрыть]. И добавлял, что Крик «говорил быстрее и громче всех на свете». Между тем Крик писал об Уотсоне: «Джим был гораздо откровеннее меня»[216]216
  Crick 1988, p. 64.


[Закрыть]. Несмотря на разное образование, между ними сразу пробежала какая-то искра. Крик подозревал, что дело было в «юношеской дерзости, безжалостности и нетерпимости к неряшливым умозаключениям». Мыслили они очень похоже. По словам Крика: «Он был первым среди моих знакомых, чьи представления о биологии были такими же, как и у меня… Я решил, что главное – это генетика, весь вопрос в том, что такое гены и что они делают. А еще Уотсон был первым среди моих знакомых, у кого возникали в точности такие же идеи, как и у меня».

Научный тандем Уотсона и Крика оказался столь плодотворным и еще по одной причине. В смысле профессиональных регалий они были ровней друг другу и поэтому могли честно до жестокости критиковать идеи друг друга. В отношениях, отягощенных требованиями официальной вежливости, такая интеллектуальная честность подчас невозможна, что вредит делу: приходится подчиняться либо научному авторитету, либо громкой должности. Вот как сам Крик писал об общении с Уотсоном: «Если кто-то из нас предлагал какую-то новую идею, второй относился к ней серьезно, но всеми силами старался опровергнуть ее – откровенно, однако без враждебности». Согласно Крику, Уотсон был «полон решимости выяснить, что такое гены, и надеялся, что открытие структуры ДНК этому поспособствует»[217]217
  Ibid.


[Закрыть]. Так и оказалось.

Остается только гадать, что же убедило Уотсона и Крика, что ДНК – не аморфная масса, а в принципе обладает структурой, которую можно выявить. Скорее всего, это был доклад Мориса Уилкинса, с которым тот выступил весной 1951 года на конференции в Неаполе, где присутствовал и Уотсон. Уилкинс сумел вытянуть необычайно тонкие волокна из натриевой соли ДНК (дезоксирибонуклеата натрия) и сделать рентгеновские снимки, качество которых было значительно выше, чем у старых снимков Эстбери и Белл. На снимках была видна кристаллическая форма ДНК, что убедило Уотсона, что ее структура правильна и регулярна. Это были те самые снимки, копии которых Полинг попросил у Уилкинса.

Получив письмо Полинга, Уилкинс, который прекрасно понимал, что в области исследования молекулярных структур Полинг – настоящий талант, не знал, как поступить. В конце концов он вежливо ответил, что не готов делиться снимками, пока у него не будет возможности проделать некоторых дополнительных изысканий. Полинг не сдался и решил попытать счастья и обратиться к руководителю лаборатории Джону Рэндаллу, но и тут его ждал отказ на том основании, что «передать эти снимки Вам было бы непорядочно по отношению к ним [Уилкинсу и его коллегам] и к трудам нашей лаборатории в целом»[218]218
  Рэндалл писал Полингу 28 августа 1951 года. Прежде всего он объяснил, что, вопреки мнению Джеральда Остера, Уилкинс весьма заинтересован в работе над ДНК: «Жаль, что Остер оказался не вполне верно осведомлен о наших намерениях в отношении нуклеиновой кислоты. Уилкинс и его сотрудники глубоко погружены в работу над толкованием рентгеновских снимков дезоксирибонуклеиновой кислоты». Полинг ответил учтивым письмом от 25 сентября 1951 года с извинениями за беспокойство. Все документы можно посмотреть на сайте Государственного университета штата Орегон.


[Закрыть]. Так что к концу 1951 года Полингу так и не удалось увидеть рентгеновские снимки приемлемого качества.

Между тем Уотсона и Крика все сильнее обуревало желание опередить Полинга и первыми расшифровать структуру ДНК. Эдвин Чаргафф, американский биохимик родом из Австро-Венгрии, который познакомился с Уотсоном и Криком в мае 1952 года, оставил юмористическое описание этого супер-дуэта: «Одному тридцать пять, и он вылитый стареющий завсегдатай скачек – словно персонаж полотен Хогарта… другой выглядит куда моложе своих двадцати трех, с улыбкой скорее лукавой, чем застенчивой, говорит мало – и при этом не сообщает ничего интересного»[219]219
  Chargaff 1978, p. 101.


[Закрыть]. Еще ехиднее Чаргафф описывал неуемное честолюбие молодых ученых: «Насколько я сумел разобраться, они, не будучи обременены никакими познаниями о химической стороне процесса, пытались втиснуть ДНК в спираль. В основном, похоже, по той простой причине, что Полинг построил спиральную модель альфа-кератина»[220]220
  Ibid. На с. 102 Чаргафф добавляет: «Я рассказал им все, что знаю. Если они уже знали о правилах составления пар, то тщательно это скрывали».


[Закрыть]. И в самом деле, хотя Полинг об этом не знал, Уотсон (в особенности) и Крик (в определенной степени) считали, что у них с Полингом соревнование.

Спиральные модели предлагали и до Полинга, однако именно он, несомненно, сыграл главную роль в том, чтобы доказать, что именно от этих моделей нужно отталкиваться при изучении молекул, имеющих биологическое значение. Кроме того, Полинг в своей альфа-спирали допустил, чтобы число аминокислот на виток было не целым, и это еще сильнее расширило мировоззрение кристаллографов-структуралистов традиционного направления. В результате начался настоящий бум исследований в области интерпретации рентгеновской дифракции спиральных структур – а это обеспечило необходимый научный инструментарий для последующей расшифровки ДНК. Вот как описал умонастроения тогдашних ученых сам Крик: «В те времена всякого, кто не соглашался, что ДНК имеет форму спирали, считали слегка сумасшедшим»[221]221
  Крик в интервью с Робертом Олби, Olby 1974, p. 294.


[Закрыть].

К концу 1951 года события начали стремительно развиваться. Двадцать первого ноября 1951 года Уотсон специально съездил в Лондон, чтобы послушать доклад Розалинды Франклин. Ничего особенно нового он из этой лекции не узнал, однако прошла всего неделя, и они с Криком предложили первую модель структуры ДНК. Эта модель состояла из трех спиральных нитей, обвивавшихся вокруг сахаро-фосфатного стержня внутри, а основания были направлены наружу. Такое строение Уотсон и Крик выбрали в основном по одной простой причине: поскольку основания были разных форм и размеров (два моноциклических и два бициклических, см. илл. 13), Уотсон и Крик считали, что относительно правильная структура у кристаллической ДНК может быть только в том случае, если основания не играют особой роли в архитектуре ее центра.

По совету Джона Кендрю неугомонный дуэт показал свою модель сотрудникам Королевского колледжа, хотя Крик впоследствии признался, что ему было неловко рассылать подобное приглашение так скоро. Вызов был принят незамедлительно: уже назавтра в Кембридж прибыла группа ученых, состоявшая из Мориса Уилкинса, Розалинды Франклин, Раймонда Гослинга и Уильяма Сидса.

Демонстрация первой модели[222]222
  Черновик, где описывался их подход к задаче, написал Крик (Olby 1974, p. 357). В этом черновике Крик недвусмысленно заявляет, что первая модель, которую создали они с Уотсоном, была «основана на результатах, представленных сотрудникаи Королевского колледжа в Лондоне на семинаре 21 ноября 1951 года». Кроме того, он открыто ссылается на модель альфа-спирали Полинга.


[Закрыть] Уотсона и Крика увенчалась полным провалом. Розалинда Франклин не просто подвергла сомнению все предпосылки, на которые они опирались, от спиральной структуры до сил, которые, как предполагалось, связывают ядро и не дают ему распасться: она еще и указала на то, что ученые грубо ошиблись в расчетах содержания воды[223]223
  Франклин обнаруждила восемь молекул на один нуклеотид, а Уотсон – четыре молекулы на узел.


[Закрыть] (ДНК – молекула, которая постоянно «хочет пить»), а это дискредитировало все расчеты плотности, которые проделал Уотсон. Очевидно, Уотсон ошибся отчасти из-за того, что неверно понял один кристаллографический термин, который упоминала Франклин за неделю до этого на своем семинаре. Это досадное недоразумение натолкнуло Крика на мысль, что количество возможных конфигураций довольно-таки ограниченно.

Последствия этого фиаско были весьма значительны: Уотсона и Крика, по сути дела, отстранили от дальнейшей работы над ДНК, а все исследования ДНК оказались ограничены пределами Королевского колледжа в Лондоне. Раньше считалось, что два руководителя лаборатории, Рэндалл и Брэгг, объявили мораторий на дальнейшую работу Уотсона и Крика над ДНК. Однако в 2010 году Александер Ганн и Ян Витковски из лаборатории в Колд-Спринг-Харбор в штате Нью-Йорк обнаружили несколько писем из переписки Фрэнсиса Крика[224]224
  Gann and Witkowski 2010.


[Закрыть], которые до этого считались утраченными. Оказалось, что пропавшие письма затерялись среди бумаг биолога Сидни Бреннера, с которым у Крика в 1956–1977 годах был общий кабинет. Обнаруженные документы позволяют по-новому взглянуть на обстоятельства, при которых были приостановлены исследования ДНК. Официальное письмо Мориса Уилкинса Крику, датированное 11 декабря 1951 года, гласит:

«К несчастью, я вынужден сообщить – крайне неохотно и с большим сожалением – что общественное мнение здесь [в Королевском колледже] против того, чтобы вы продолжили работу над н. к. [нуклеиновыми кислотами] в Кембридже. Выдвинуты доказательства того, что ваши идеи были почерпнуты непосредственно на некоем семинаре, и эти доказательства представляются мне столь же убедительными, как и ваше собственное заявление о том, что ваша гипотеза пришла к вам в голову сама собой[225]225
  Gann and Witkowski 2010.


[Закрыть].»

Продолжая исполнять роль посредника между Королевским колледжем и лабораторией Кавендиша, Уилкинс добавил: «Полагаю, главное – чтобы было достигнуто понимание, что все сотрудники нашей лаборатории и в будущем, как и в прошлом, должны быть вольны обсуждать свою работу и обмениваться идеями с вами и вашей лабораторией. Мы – два подразделения Совета по медицинским исследованиям и два физических факультета, тесно связанные друг с другом». Затем Уилкинс предложил Крику показать письмо Максу Перуцу и сообщил, что посылает копию Рэндаллу. В тот же день Уилкинс прислал Крику письмо более личного содержания, написанное от руки, где признался, что с трудом отговорил Рэндалла от того, чтобы тот «написал Брэггу жалобу на ваше поведение». В черновике ответа, который Уотсон и Крик составили несколькими днями позже, говорится, что «мы все согласны, что нужно найти какой-то компромисс»[226]226
  Ibid.


[Закрыть]. Стоит ли говорить, что подобного рода административные решения были бессильны запретить Уотсону хотя бы размышлять о ДНК.

Между тем Розалинда Франклин, со своей стороны, получала все более и более обнадеживающие результаты. Сначала она обнаружила, что ДНК бывает двух различных конфигураций[227]227
  Прекрасное описание работы Франклин можно найти в Klug 1968a; в Klug 1965b даны некоторые пояснения, а в Klug 1974 – дополнительные сведения. Elkin 2003 дает исторический контекст, а Braun, Turney and Schmitzer 2011 – доступное объяснение технической стороны ее работы.


[Закрыть]. Одна форма, которую Франклин назвала А, была кристаллической. Другая, В, оказалась больше по размеру и содержала больше воды. Следствием существования двух конформаций стало, в частности, то, что снимки рентгеновской дифракции образцов ДНК получались неразборчивыми, если делались не с одной чистой разновидности. Первые пять месяцев 1952 года Франклин провела за получением чистых образцов форм А и В, после чего ей удалось вытянуть по одному волокну каждой формы, а также за тем, чтобы придумать особую конфигурацию рентгеновского аппарата, с помощью которого можно было бы получить снимки высокого разрешения. Одному из ее снимков более «влажной» В-ДНК, так называемому снимку № 51 (илл. 14), вскоре предстояло стать ключом к разгадке структуры ДНК. К сожалению, Франклин решила ограничиться одним определенным методом анализа, и они с Гослингом сначала сосредоточились на более детальных снимках А-ДНК, оставив без внимания более простые, зато крайне познавательные рентгеновские узоры на снимке № 51 – и вернулись к ним лишь через девять месяцев!

По всем научным начинаниям Розалинды Франклин очень заметно, что ее образ мыслей разительно отличался от образа мыслей Полинга. Франклин терпеть не могла «обоснованных догадок» и эвристических методов. Она твердо решила, что выведет верный ответ на основании рентгеновских данных. Поэтому она, например, не возражала в принципе против спиральных структур, однако категорически отказывалась опираться на предположение об их существовании как на рабочую гипотезу[228]228
  Согласно Klug 1968a, недоверие Франклин к спиральной структуре в мае 1952 года привело к сомнениям в жизнеспособности спиральной структуры А-ДНК. То, что Франклин в целом не желала делать никаких предположений о структуре, отражено в ее словах «На данном этапе не будет сделано никаких попыток сформулировать гипотезу о деталях структуры» (Franklin and Gosling 1953).


[Закрыть]. А Уотсон и Крик, наоборот, во всем старались подражать подходу и методам Полинга и не желали вязнуть в болоте формальной методологии. Вот как вспоминал об этом Крик: «Он [Уотсон] хотел получить результат, а какими методами – сугубо научными или экстравагантными – не тревожило его ни на йоту. И чем скорее, тем лучше»[229]229
  Crick 1988, p. 69.


[Закрыть].

Как ни странно, ни Уотсон и Крик, ни Полинг в то время не знали, что еще в 1951 году Элвин Бейтон из лаборатории Астбери в Лидсе получил отличные рентгеновские снимки В-ДНК[230]230
  Снимок Бейтона, сделанный в 1951 году, можно посмотреть в «Особом собрании» в архиве Астбери в Лидском университете, раздел С7. Кроме того, они есть в Сети: http://www.leeds.ac.uk/heritage/Astbury/Beighton_photo/index.html


[Закрыть], вытянув и увлажнив волокна ДНК. Однако, поскольку Астбери и Бейтон, очевидно, считали, что это были снимки не чистой конфигурации, а ее смеси (поскольку структура на снимке была проще, чем на снимках Астбери и Белл), они не стали широко рекламировать свои снимки. Астбери и Бейтон, к несчастью для них, не очень хорошо знали, как получается спиральная структура на рентгеновских снимках. Так и получилось, что лаборатория в Лидсе упустила шанс сыграть важнейшую роль в истории исследований ДНК.

Между тем, Полинг в США пытался в очередной раз проделать свой фокус с белками, но на сей раз уже с ДНК. На имеющихся в его распоряжении рентгеновских снимках виден четкий период в 3,4 ангстрема, но больше почти ничего не различить. Для начала Полинг еще раз внимательно изучил статью Ронвина. Хотя он был убежден, что гипотеза о структуре ДНК, которую предлагает Ронвин – в которой атом фосфора соединен с пятью атомами кислорода – была полностью ошибочна, кое-что в ней привлекло его внимание. По Ронвину, четыре основания находились вне структуры, а фосфаты – по центральной оси. Полингу показалось, что в этом есть смысл – по той же самой причине, по которой Уотсон и Крик в своей первой модели вывели основания в наружную сторону (об этой крайне неудачной модели Полинг ничего не знал). Поломав голову, пусть и недолго, Полинг снова решил прибегнуть к своему прославленному «стохастическому методу». Основная мысль заключалась в том, чтобы, опираясь на химические принципы, сократить перечень возможных структур до самых вероятных, а затем построить их трехмерные модели, чтобы исключить слишком плотные и слишком свободные конфигурации. А затем можно будет сравнить оставшуюся структуру-«фаворита» с экспериментальными рентгеновскими данными.

Раньше этот метод приводил к грандиозным успехам, и Полинг решил, что точно знает, какому плану следовать. Во-первых, он почти не сомневался, что молекула имеет спиральную структуру, и снимки Астбери и Белл, похоже, в целом подтверждали это предположение. Во-вторых, два основания были с одинарным кольцом, а два – с двойным. Разница в конструкции и объеме, по крайней мере на первый взгляд, не позволяла предположить, что ось спирали, по всей видимости, обладающая правильной структурой, состоит из оснований. Следующим шагом было выяснить, из скольких нитей состоит спираль. Полинг решил подойти к этой задаче с неожиданной стороны – вычислить плотность структуры. Однако не успел он даже приступить к делу, как ему помешали непредвиденные обстоятельства.