Текст книги "Ген. Очень личная история"
Автор книги: Сиддхартха Мукерджи
Жанр: Прочая образовательная литература, Наука и Образование
Возрастные ограничения: +16
сообщить о неприемлемом содержимом
Текущая страница: 12 (всего у книги 40 страниц) [доступный отрывок для чтения: 13 страниц]
В начале 1945-го, когда солдаты[432]432
В начале 1945-го, когда солдаты: Там же.
[Закрыть] советской Красной Армии пробирались через бескрайние снега к Освенциму, нацисты попытались вывезти из лагерного комплекса около 60 тысяч узников. Изнуренные, замерзшие, истощенные до крайности, многие из них тогда погибли. Утром 27 января советские войска вошли в лагерь и освободили оставшихся 7 тысяч узников – ничтожно мало по сравнению с числом убитых и погребенных. К тому времени язык евгеники и генетики давно уже стал вспомогательным по отношению к более жестокому языку расовой ненависти. Предлог генетической чистки в большинстве случаев растворялся в ее продвинутой версии – чистке этнической. Тем не менее нацистская генетика оставила свой след, а именно – неизгладимый шрам. Среди растерянных и истощенных узников, вышедших из лагеря тем утром, были семья карликов и несколько пар близнецов – горстка выживших в экспериментах Менгеле.
Пожалуй, последним вкладом нацизма в генетику стало то, что он окончательно опорочил евгенику. Ужасы нацистской евгеники стали уроком, который повлек за собой глобальное переосмысление амбиций, мотивировавших действия нацистов. По всему миру стыдливо сворачивались евгенические программы. Американский исследовательский центр евгеники[433]433
Американский исследовательский центр евгеники в 1939 году: Farber S. A. U. S. scientists’ role in the eugenics movement (1907–1939): A contemporary biologist’s perspective. Zebrafish. 2008; 5 (4): 243–245.
[Закрыть] в 1939 году лишился значительной части финансирования, а после 1945-го радикально сократился. Многие из самых пылких адептов его философии выработали удобную коллективную амнезию, «забыв» о собственной роли в воодушевлении немецких евгеников, и полностью открестились от движения.
«Важные биологические объекты всегда бывают парными»
В науке нельзя добиться успеха, не усвоив, что ученые, вопреки повсеместному убеждению, которое поддерживают их любящие мамочки и газеты, нередко бывают не только узколобыми и скучными, но и просто глупыми.[434]434
«В науке нельзя добиться успеха, не усвоив»: Watson J. D. The Double Helix: A Personal Account of the Discovery of the Structure of DNA. London: Weidenfeld & Nicolson, 1981.
[Закрыть]
Эксперимент Освальда Эвери привел и к иной «трансформации». ДНК, аутсайдер в команде биологических молекул, вдруг оказалась в центре внимания. Хотя поначалу многие ученые сопротивлялись идее, что гены состоят из ДНК, от доказательств Эвери было трудно отмахнуться (и все же, несмотря на трехкратное номинирование, Эвери так и не вручили Нобелевскую премию, потому что Эйнар Хаммарстен – влиятельный шведский химик[439]439
Хаммарстен мог влиять не только как известный химик, но и как член Нобелевского комитета по физиологии и медицине.
[Закрыть] – отказывался верить в способность ДНК переносить генетическую информацию). Когда в 1950-х накопились дополнительные подтверждения из других экспериментов и лабораторий[440]440
Эксперименты с бактериофагами, проведенные Альфредом Херши и Мартой Чейз в 1952–1953 годах, тоже убедительно показали, что именно ДНК – носитель генетической информации. – Прим. автора.
[Закрыть], даже самым упертым скептикам пришлось поверить. Отношение к ДНК поменялось: служанка хроматина вдруг оказалась его королевой.
Среди первых обращенных в религию ДНК был Морис Уилкинс, молодой физик из Новой Зеландии[441]441
Среди первых обращенных в религию ДНК: Wilkins M. Maurice Wilkins: The third Man of the Double Helix: An Autobiography. Oxford: Oxford University Press, 2003.
[Закрыть]. Уилкинс родился в семье сельского доктора, а в 1930-х изучал физику в Кембридже. Новая Зеландия – далекий песчаный край на другой стороне земного шара – к тому времени уже породила силу, которая перевернула физику XX века. Это был Эрнест Резерфорд[442]442
Эрнест Резерфорд: Reeves R. A Force of Nature: The Frontier Genius of Ernest Rutherford. NY: W. W. Norton, 2008.
[Закрыть] – еще один молодой человек, который приехал в Кембридж по стипендии в 1895-м и ворвался в атомную физику, словно нейтронный луч. Проводя эксперименты в пылу безумного вдохновения, Резерфорд вывел свойства радиоактивности, построил убедительную концептуальную модель атома, расщепил атом на субатомные частицы и открыл новый рубеж в субатомной физике. В 1919 году Резерфорд стал первым ученым, которому удалось воплотить средневековую фантазию о химической трансмутации: бомбардируя азот альфа-частицами (радиоактивными лучами), он превратил его в кислород. Резерфорд показал, что даже элементы не так уж элементарны. Оказалось, что атом – фундаментальная единица вещества – в действительности состоит из еще более мелких частиц: электронов, протонов и нейтронов.
Уилкинс пошел по стопам Резерфорда, изучая атомную физику и радиацию. Он приехал в Беркли в 1940-х и ненадолго присоединился к команде ученых, занимавшихся разделением и очищением изотопов для Манхэттенского проекта[443]443
«Проект Манхэттен» (с 1942 по 1946 год) – программа США по разработке ядерного оружия, в которой участвовали и ученые из Великобритании, Канады и Германии. Проект задействовал почти 130 тысяч человек, при этом подавляющее большинство участников не имело представления о конечной цели своих усилий. Одно из детищ проекта, урановую бомбу «Малыш», в 1945-м сбросили на Хиросиму.
[Закрыть]. Но по возвращении в Англию Уилкинс вслед за многими физиками переключился на биологию. Книга Шрёдингера «Что такое жизнь?» его буквально зачаровала. Уилкинс рассуждал так: ген – фундаментальная единица наследственности – тоже должен состоять из субчастиц, и структура ДНК обязана пролить свет на их природу. Для физика это был шанс раскрыть самую соблазнительную тайну биологии. В 1946 году Уилкинса назначили помощником директора только что организованного подразделения биофизики Королевского колледжа в Лондоне.
«Биофизика». Само это странное слово – мешанина двух дисциплин – было вестником нового времени. Обретенное в XIX веке представление о живой клетке как о мешочке с протекающими в нем взаимосвязанными химическими реакциями положило начало новой могучей дисциплине, объединяющей биологию и химию, – биохимию. Как сказал химик Пауль Эрлих, «жизнь <…> – это случайное химическое происшествие»[444]444
«жизнь <…> – это случайное химическое происшествие»: Silverstein A. M. Paul Ehrlich’s Receptor Immunology: The Magnificent Obsession. San Diego, CA: Academic, 2002.
[Закрыть]. Верные этому принципу, биохимики стали разрушать клетки и описывать «вещества жизни», разделяя их на классы и изучая функции. Сахара дают энергию. Жиры ее хранят. Белки обеспечивают протекание химических реакций и регулируют темп биохимических процессов, работая «коммутаторами» биологического мира.
Но как белки реализуют физиологические реакции? Например, гемоглобин – переносчик кислорода в крови – осуществляет одну из простейших, но вместе с тем жизненно важных реакций в организме. При высоком уровне кислорода гемоглобин связывается с ним, а попав в среду с низкой концентрацией кислорода, легко с ним расстается. Это свойство позволяет гемоглобину транспортировать кислород из легких в сердце и мозг. Но какая особенность гемоглобина позволяет ему работать таким эффективным молекулярным челноком?
Ответ кроется в структуре молекулы. Ее наиболее изученный вариант, гемоглобин А, имеет форму четырехлистного клевера. Два из этих «листиков» образует белок под названием альфа-глобин, другие два – бета-глобин[445]445
У гемоглобина есть несколько форм, включая специфичные для плода. Здесь идет речь о наиболее распространенном и хорошо изученном варианте, гемоглобине А1, который преобладает в крови взрослых. – Прим. автора.
[Закрыть]. Центр каждого листика захватывает железосодержащее вещество под названием «гем», способное связывать кислород – эта реакция отдаленно напоминает контролируемое ржавление. Когда все гемы связываются с кислородом, гемоглобин компактизируется, как бы зажимая своими листиками кислородные молекулы внутри. При высвобождении кислорода белковая хватка слабеет. Отсоединение одной его молекулы координированно расслабляет все листики – почти как в детской головоломке работает вытаскивание главной детальки. Все четыре листика разворачиваются, и гемоглобин расстается со своим грузом. Контролируемое присоединение и отсоединение кислорода – цикл «ржавления» крови и очищения ее от «ржавчины» – позволяет эффективно снабжать ткани этим газом. Благодаря гемоглобину кровь переносит в 70 раз больше кислорода, чем могла бы транспортировать его просто в растворенном виде. От этого зависит и план строения позвоночных: если бы гемоглобин не смог доставлять кислород на дальние расстояния, мы вынужденно довольствовались бы маленькими и холодными телами. Проснувшись однажды утром, мы обнаружили бы, что превратились в насекомых.
Таким образом, гемоглобин выполняет свою функцию благодаря особой форме. Физическая структура молекулы обусловливает химические свойства, химические свойства определяют физиологическую функцию, а та, наконец, биологическую активность. Любую сложную работу живых организмов можно описать на этих уровнях: от физических свойств через химические до физиологических. На вопрос Шрёдингера «Что такое жизнь?» биохимик ответил бы: «Что, как не химические соединения». А биофизик мог бы добавить: «Но что есть химические соединения, как не молекулы вещества».
Это определение физиологии – тончайшее соответствие между формой и функцией вплоть до молекулярного уровня – восходит еще к Аристотелю. Он видел в живых организмах лишь совершенные ассоциации машин. Средневековая биология отошла от этой традиции, выдумав присущие только живым существам «жизненные силы» и мистические жидкости – нечто вроде deus ex machina[446]446
«Бог из машины» (лат.), неожиданная палочка-выручалочка. В финале античных трагедий над сценой с помощью крана могла появляться фигура бога, компетенции которого позволяли разрешать тупиковые для мирян ситуации.
[Закрыть], призванного объяснить загадку функционирования организмов (и подтвердить существование Творца). Но биофизики намеревались вернуть строго механистическое видение живого. Они заявляли, что физиологию до́лжно объяснять языком физики: силы, движения, действия, моторы, машины, рычаги, блоки, зажимы. Законы, устремлявшие ньютоновские яблоки к земле, должны действовать и на рост яблони. Чтобы объяснить жизнь, нет необходимости выдумывать мистические жидкости или призывать особые жизненные силы. Биология – это физика. Бог – в машине.
В Королевском колледже любимым проектом Уилкинса был поиск трехмерной структуры ДНК. Если ДНК действительно носитель генов, то ее структура должна пролить свет на природу генов. Из-за жуткой экономичности эволюция растянула жирафу шею и довела до совершенства четырехрукие объятия гемоглобина, и та же самая экономичность должна была идеально подогнать форму молекулы ДНК под ее функции. Молекула гена обязана выглядеть как молекула гена – что бы это ни значило.
Для расшифровки структуры ДНК Уилкинс решил воспользоваться набором биофизических техник, разработанных неподалеку, в Кембридже, и известных как рентгеновская кристаллография или рентгеноструктурный анализ. Чтобы в общих чертах понять суть метода, представьте, что вы пытаетесь определить форму крошечного трехмерного объекта – скажем, куба. Вы не можете ни увидеть этот куб, ни потрогать его грани – но у этого куба есть одно общее для всех физических объектов свойство: он отбрасывает тень. Представьте, что вы можете светить на куб под разными углами и фиксировать форму возникающих теней. Если световой луч упадет под прямым углом на одну из его граней, куб отбросит квадратную тень. Под косым лучом тень будет ромбической. Направьте источник света по-другому – и тень станет трапециевидной. Этот процесс трудоемок почти до абсурда – как вылепливание лица из миллиона силуэтов, – но зато работает: фрагмент за фрагментом, множество двумерных изображений можно собрать в трехмерную форму.
В основе рентгеноструктурного анализа лежит аналогичный принцип. «Тени» здесь появляются в результате рассеяния лучей кристаллом, только вот для «освещения» структур молекулярного мира нужно мощнейшее излучение – рентгеновское. И есть еще одна, более тонкая проблема: молекулы, как правило, отказываются сидеть тихо, позируя для портрета. В жидкостях или газах молекулы неистово и беспорядочно, словно пылинки, носятся в пространстве. Направьте свет на миллион движущихся кубиков – и вы получите расплывчатую, движущуюся тень, молекулярную версию телевизионных помех. Единственное решение этой проблемы довольно остроумно: перевести молекулы в кристаллическое состояние. Тогда атомы прочно зафиксируются на своих местах, а тени приобретут правильную, устойчивую структуру: кристаллическая решетка порождает упорядоченный и легко читаемый силуэт. Направив рентгеновские лучи на кристалл, физик сможет расшифровать его трехмерную структуру. В Калтехе два специалиста по физической химии – Лайнус Полинг и Роберт Кори – использовали этот метод, чтобы определить структуру нескольких белковых фрагментов; в 1954 году это достижение принесло Полингу Нобелевскую премию.
То же самое Уилкинс надеялся провернуть с ДНК. Чтобы поместить ее под рентгеновские лучи, не требовалось особого новаторства или мастерства. Уилкинс нашел в химическом отделе рентгеновский дифрактометр и разместил его «в гордом одиночестве»[447]447
Уилкинс нашел в химическом отделе рентгеновский дифрактометр: переписка Мориса Уилкинса с Рэймондом Гослингом на начальном этапе исследований ДНК в Королевском колледже (1976), бумаги Мориса Уилкинса, архивы Королевского колледжа Лондона.
[Закрыть] – в обшитой свинцом подвальной комнате выходящего на набережную крыла, чуть ниже уровня Темзы. Все необходимое для эксперимента Уилкинс уже собрал. Теперь его главной задачей было заставить ДНК спокойно «сидеть» на месте.
Ученый методично трудился над своим проектом, пока ему не помешало одно неприятное обстоятельство. Зимой 1950 года глава подразделения биофизики Дж. Т. Рэндалл привлек на кристаллографические работы еще одного молодого ученого. Несмотря на то, что Рэндалл был невысоким, аристократичным, элегантным денди, любившим крикет, своим коллективом он управлял с наполеоновской хваткой. Новая сотрудница, Розалинд Франклин, только что закончила в Париже работу по изучению кристаллической структуры угля. В январе 1951-го она приехала в Лондон побеседовать с Рэндаллом.
Уилкинс тогда был на отдыхе с невестой, и позже ему об этом пришлось пожалеть. Неясно, предвидел ли Рэндалл будущие коллизии, предлагая Франклин научный проект. «Уилкинс уже выяснил, что волокна [ДНК] дают на удивление приличные дифрактограммки», – сказал он ей. Может, Франклин подумает об изучении дифракционных паттернов этих волокон и расшифровке структуры молекулы? Рэндалл предложил ей ДНК.
Вернувшись из отпуска, Уилкинс ожидал, что Франклин присоединится к нему в качестве младшего ассистента, ведь ДНК, в конце концов, всегда была его проектом. Но Франклин не собиралась никому ассистировать. Темноволосая и темноглазая дочь известного английского банкира, со взглядом, подобно рентгеновскому лучу пронизывающим собеседника, она выделялась среди сотрудников лаборатории – независимая женщина-ученый в мире, где правят мужчины. Как позже писал Уилкинс, Розалинд выросла в семье с «категоричным и властным» отцом, где «отец и братья болезненно воспринимали интеллектуальное превосходство Р[озалинд]». Она не горела желанием работать ассистентом у кого бы то ни было, а уж тем более у Мориса Уилкинса, в котором ее страшно раздражала кротость и – как ей казалось – безнадежная приверженность «ценностям среднего класса»[448]448
К ценностям среднего класса относят тяжелую работу, самодисциплину, бережливость, честность, вдохновение и стремление к успеху. – Прим. перев.
[Закрыть]. Кроме того, его проект – расшифровка структуры ДНК – конкурировал с ее собственным. Как потом выразился один друг Франклин[449]449
Как потом выразился один друг Франклин: письмо от 12 июня 1985 года, заметки о Розалинд Франклин, бумаги Мориса Уилкинса, номер ad92d68f-4071-4415-8df2-dcfe041171fd.
[Закрыть], «это была ненависть с первого взгляда».
Сперва Уилкинс и Франклин дружелюбно общались на работе и порой даже пили кофе в отеле «Стрэнд Палас», но вскоре их отношения охладились[450]450
но вскоре их отношения охладились: Fox D. M., Meldrum M., Rezak I. Nobel Laureates in Medicine or Physiology: A Biographical Dictionary. NY: Garland, 1990.
[Закрыть] до градуса откровенной враждебности. Узнав друг друга получше, они прониклись взаимным презрением и через несколько месяцев уже почти не разговаривали. («Она часто лает, но ей не удается меня укусить»[451]451
«Она часто лает, но ей не удается меня укусить»: Watson J. D. The Annotated and Illustrated Double Helix / Gann A., Witkowski J. A. (eds.). NY: Simon & Schuster, 2012.
[Закрыть], – позже писал Уилкинс.) Как-то раз утром эти двое в разных компаниях катались на лодках по реке Кам. Франклин устремилась вниз по течению в сторону Уилкинса, и их лодки сблизились до опасной дистанции. «Ну вот! Теперь она пытается меня утопить!»[452]452
«Ну вот! Теперь она пытается меня утопить!»: Maddox B. Rosalind Franklin: The Dark Lady of DNA. NY: HarperCollins, 2002.
[Закрыть] – воскликнул Морис в притворном ужасе. Раздался нервный смех – точно такой, как бывает, когда шутка недалека от истины.
Но от чего она действительно хотела избавиться, так это от шума. Звяканье пивных кружек в пабах, забитых мужиками; дежурное дружелюбие болтающих о науке в «мужской» комнате отдыха Королевского колледжа. Франклин находила большинство коллег мужского пола «решительно отталкивающими»[453]453
Франклин находила большинство коллег мужского пола «решительно отталкивающими»: Watson J. D. Letter from Rosalind Franklin to Anne Sayre, March 1, 1952 // Annotated and Illustrated Double Helix.
[Закрыть]. Изматывал не только сам сексизм[454]454
Изматывал не только сам сексизм. Крик никогда не верил в то, что Франклин ощущала на себе действие сексизма. В отличие от Уотсона, в конце концов великодушно описавшего работу Розалинд и подчеркнувшего невзгоды, с которыми ей довелось столкнуться как ученой, Крик настаивал на том, что атмосфера Королевского колледжа на нее не влияла. Франклин и Крик стали близкими друзьями в конце 1950-х. Фрэнсис и его жена сильно поддерживали Розалинд во время ее продолжительной болезни, включая тяжелые месяцы перед ее преждевременной смертью. Симпатия Крика к Франклин ощущается в его книге «Что за безумное стремленье!»
[Закрыть], но и косвенные намеки на него: много энергии тратилось на анализ предполагаемых унижений и расшифровку невольных двусмысленностей. Она бы предпочла работать над другими кодами – природы, кристаллов, скрытых структур. Рэндалл – что было необычно для его времени – не препятствовал женщинам-ученым при приеме на работу; в отделе помимо Франклин было еще несколько сотрудниц. Женщины-первопроходцы появились до нее. Строгая, неистовая в работе Мария Склодовская-Кюри[455]455
неистовая в работе Мария Склодовская-Кюри: 100 years ago: Marie Curie wins 2nd Nobel Prize. Scientific American. 2011 (http://www.scientificamerican.com/article/curie-marie-sklodowska-greatest-woman-scientist/).
[Закрыть], с ее обожженными ладонями и угольно-черными платьями, которая выделяла радий из котла с черной жижей[456]456
Для кристаллизации чистого хлорида радия Марии приходилось плавить в чугунных котлах одновременно до 20 килограммов урановой смоляной руды (уранинита) и бесконечно повторять серии химических реакций с содой, кислотами и другими веществами. Часами, до изнурения, в невентилируемом сарае с протекающей крышей она мешала кипящие химические массы огромным железным прутом. По подсчетам Кюри, в тонне сырья содержалась пара дециграммов хлорида радия.
[Закрыть] и получила не одну Нобелевскую премию, а целых две. Почтенная, изящная, чуть не эфирная Дороти Кроуфут-Ходжкин[457]457
чуть не эфирная Дороти Кроуфут-Ходжкин: Dorothy Crowfoot Hodgkin – biographical. Nobelprize.org (http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1964/hodgkin-bio.html).
[Закрыть] из Оксфорда, которую удостоили Нобелевской премии за расшифровку кристаллической структуры пенициллина («любезная домохозяйка»[458]458
«любезная домохозяйка»: Donald A. Dorothy Hodgkin and the year of crystallography. Guardian. 2014.
[Закрыть], как отозвалась о ней одна из газет)[459]459
Нобелевский комитет отметил заслуги Ходжкин в установлении структуры не только пенициллина, но и витамина B12 (окончательно разобраться с инсулином удалось чуть позже), то есть премию 1964 года по химии ей присудили «за определение с помощью рентгеновских методов структур важных биологически активных молекул». «Любезная домохозяйка», помимо научной работы и воспитания трех детей, посвящала себя преподаванию в Сомервилл-колледже Оксфордского университета (под ее руководством структуру советского антибиотика грамицидина С расшифровывала Маргарет Робертс, в замужестве Тэтчер) и руководству Пагуошским движением – международной организацией ученых, которая призвана противодействовать в первую очередь хранению и применению оружия массового уничтожения, а также международному терроризму, голоду и эпидемиям, экологическим бедствиям и попиранию прав человека (Пагуошский комитет действует и при Президиуме РАН).
[Закрыть]. Франклин не соответствовала ни одному из образов: она не была ни любезной домохозяйкой, ни колдующей над котлами дамой в готическом плаще – ни Мадонной, ни ведьмой.
Шумом же, который беспокоил Франклин больше всего, были расплывчатые помехи на изображениях ДНК. Уилкинс добыл из швейцарской лаборатории немного ДНК высокой степени очистки и получил из нее тонкие однородные волокна. Растягивая волокно между проволочными «ножками» – согнутая скрепка отлично подходила для этой цели, – он надеялся получить рассеяние рентгеновских лучей и сделать снимки. Но, как оказалось, материал плохо поддавался запечатлению: на пленке оставались лишь рассеянные нечеткие точки. Франклин начала гадать, почему же так сложно получить снимки очищенной молекулы, и вскоре наткнулась на ответ. Чистая ДНК может принимать две формы: обводненная молекула имеет одну конформацию, а при высыхании переходит в другую. По мере того как влажность в экспериментальной камере меняется, молекулы ДНК то расслабляются, то уплотняются – будто вдыхают и выдыхают, как живые. Переходом между этими двумя формами отчасти объяснялся шум, над минимизацией которого бился Уилкинс.
Франклин придумала регулировать влажность в камере с помощью хитроумного аппарата[460]460
Франклин придумала регулировать влажность в камере: «Загадка ДНК: Королевский колледж, Лондон, 1951–1953». Бумаги Розалинд Франклин (http://profiles.nlm.nih.gov/ps/retrieve/Narrative/KR/p-nid/187).
[Закрыть], который продувал водород через раствор соли. При повышенной влажности волокна ДНК оказывались постоянно расслабленными. Наконец удалось их приручить! В следующие недели она получила снимки ДНК небывалого качества и четкости. Кристаллограф Джон Бернал[461]461
Кристаллограф Джон Бернал: Bernal J. D. Dr. Rosalind E. Franklin. Nature. 1958; 182: 154.
[Закрыть] позже назовет их «самыми красивыми из всех до сей поры сделанных рентгеновских снимков какого-либо вещества».
Весной 1951 года Морис Уилкинс читал научный доклад на Неапольской зоологической станции, в лаборатории, где Бовери и Морган когда-то работали с морскими ежами. Уже теплело, хотя со стороны моря на улицы города все еще вторгались холодные ветры. Тем утром в аудитории сидел один человек «в рубашке навыпуск, в спущенных носках[462]462
«в рубашке навыпуск, в спущенных носках»: Perutz M. F. I Wish I’d Made You Angry Earlier: Essays on Science, Scientists, and Humanity. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1998.
[Закрыть], с раскинутыми коленями, <…> вздергивающий голову, словно петух», легковозбудимый и разговорчивый. Это был Джеймс Уотсон, молодой биолог, о котором Уилкинс раньше никогда не слышал. Рассказ Уилкинса о структуре ДНК был сухим и академичным. На одном из последних слайдов он без особого энтузиазма показал ее ранний рентгеновский снимок. Тот мелькнул на экране в конце длинного доклада, и Уилкинс не выразил никакого восторга[463]463
Уилкинс не выразил никакого восторга: Фуллер У. За и против спирали (For and against the helix). Бумаги Мориса Уилкинса, номер 00c0a9ed-e951-4761-955c-7490e0474575.
[Закрыть] по поводу этого нечеткого изображения. Характерный паттерн было сложно разобрать – Уилкинсу все еще мешало качество образцов и сухость в камере, – но Уотсон снимком тут же заинтересовался. Главный вывод был несомненным: ДНК в принципе могла кристаллизоваться, принимая форму, пригодную для рентгеноструктурного анализа. «До выступления Мориса я сильно опасался[464]464
«До выступления Мориса я сильно опасался»: Watson, Double Helix, 23.
[Закрыть], как бы строение генов не оказалось предельно неправильным»[465]465
Уотсон Д. Двойная спираль. – Прим. перев.
[Закрыть], – позже напишет Уотсон. Но снимок убедил его в обратном, и он «внезапно загорелся интересом к химии»[466]466
Там же.
[Закрыть]. Уотсон в перерыве хотел было обсудить изображение с Уилкинсом, но «Морис был истинным англичанином[467]467
«Морис был истинным англичанином»: http://profiles.nlm.nih.gov/ps/access/SCBBKH.pdf.
[Закрыть] и не разговаривал с незнакомцами» – он успел уже куда-то ускользнуть.
Пусть Уотсон «ничего не знал о рентгеновском дифракционном методе»[468]468
Там же.
[Закрыть], [469]469
«ничего не знал о рентгеновском дифракционном методе»: Watson J. D. Double Helix.
[Закрыть] зато обладал безошибочным чутьем на действительно важные проблемы в биологии. Специализируясь на орнитологии в Университете Чикаго, он «всячески избегал изучения тех разделов химии и физики, которые представлялись <…> хоть мало-мальски трудными»[470]470
Там же.
[Закрыть]. Но инстинкт, подобный тому, что тянет птиц в родные края, привел Уотсона к ДНК. Он, как и многие, прочитал «Что такое жизнь?» Шрёдингера и был пленен этой книгой. В Копенгагене он изучал химию нуклеиновых кислот, однако из этого, по его словам, «ничего не вышло»[471]471
Там же.
[Закрыть], [472]472
«ничего не вышло»: Там же, 18.
[Закрыть]. Снимок же Уилкинса заворожил его. «То, что я не мог дать ему правильное истолкование[473]473
«То, что я не мог дать ему правильное истолкование»: Там же, 24.
[Закрыть], меня не смущало. Уж лучше мечтать о славе, чем постепенно превращаться в академическую мумию, ни разу не рискнувшую на самостоятельную мысль»[474]474
Там же.
[Закрыть].
Повинуясь порыву, Уотсон по возвращении в Копенгаген попросил перевести его в лабораторию Макса Перуца в Кембридже (Перуц, австрийский биофизик, перебрался в Англию из нацистской Германии во время массового исхода 1930-х). Перуц работал над структурами молекул – так Уотсон мог бы ближе всего подобраться к рентгенограмме, чьи навязчивые, вещие тени не выходили у него из головы. Уотсон решил расшифровать структуру ДНК, этого «Розеттского камня в раскрытии секрета жизни»[475]475
Там же. Розеттский камень – каменная плита с одной и той же надписью на трех языках (двух формах египетского и на древнегреческом), найденная французами в 1799 году близ египетского города Розетта и подарившая ключ к расшифровке египетских иероглифов.
[Закрыть]. Позже он скажет: «На взгляд генетика, это была единственная проблема, которую стоило изучать». Ему было всего 23.
Уотсон переехал в Кембридж из-за любви к одной рентгенограмме[476]476
Уотсон переехал в Кембридж из-за любви к одной рентгенограмме. Официальной причиной этого переезда была помощь Перуцу и еще одному ученому, Джону Кендрю, в исследовании белка миоглобина. В Кембридже Уотсон быстро переключился на изучение структуры вируса табачной мозаики (ВТМ). Но все же его неизмеримо сильнее интересовала ДНК, и чтобы сосредоточиться на ней, он вскоре забросил все остальные проекты. Watson J. D. Annotated and Illustrated Double Helix.
[Закрыть]. И в первый же день он влюбился опять – на сей раз в человека по имени Фрэнсис Крик, аспиранта из лаборатории Перуца. Это была не эротическая любовь, но любовь, сотканная из общего помешательства, бесконечных наэлектризованных разговоров и запредельных амбиций[477]477
Как-то раз в 1951 году, задолго до того, как имя Джеймса Уотсона прогремело на весь мир, писательница-романистка Дорис Лессинг три часа гуляла в компании с молодым Уотсоном – знакомым ее знакомых. За все время, пока они бродили по пустошам и болотам близ Кембриджа, говорила только Лессинг, Уотсон не проронил ни словечка. В конце прогулки «вычерпанная и желающая лишь сбежать», Лессинг наконец услышала от спутника звуки человеческой речи: «Понимаешь, проблема в том, что на свете есть только один человек, с которым я могу разговаривать». – Прим. автора.
[«Понимаешь, проблема в том, что на свете есть только один человек»: Watson J. D. Annotated and Illustrated Double Helix.]
[Закрыть]. «Обоим от природы были присущи определенный юношеский максимализм[478]478
«юношеский максимализм»: Crick F. What Mad Pursuit.
[Закрыть], беспардонность и нетерпимость к недисциплинированному мышлению»[479]479
Крик Ф. Что за безумное стремленье!
[Закрыть], – писал потом Крик.
Крику было 35 – на целых 12 лет больше, чем Уотсону, – но у него все еще не было степени (отчасти потому, что в годы войны он работал на Британское адмиралтейство). Он не был похож на типичного «академического ученого» и уж точно не напоминал «академическую мумию». Крик выплескивал эмоции и суждения настолько громко, что коллегам частенько приходилось сбега́ть в поисках укрытия и склянки аспирина. Этот бывший студент-физик тоже прочитал «Что такое жизнь?» – ту «маленькую книжку, которая запустила революцию», – и подпал под чары биологии.
Англичане много чего ненавидят, но больше всего – соседей в утреннем поезде, разгадывающих их кроссворды. Ум Крика был не менее свободным и дерзким, чем голос: он не задумываясь влезал в чужие проблемы и предлагал их решения. Хуже того, обычно он оказывался прав. В конце 1940-х, оставив занятия физикой ради аспирантуры по биологии, Фрэнсис изучил значительную часть математической теории кристаллографии – тот водоворот вложенных уравнений, который позволял превратить силуэты в трехмерные структуры. Как и большинство коллег по лаборатории Перуца, Крик первое время исследовал структуру белков. Но, в отличие от большинства, он с самого начала интересовался ДНК. Так же, как Уотсона, Уилкинса и Франклин, его инстинктивно тянуло к изучению структуры молекулы, способной переносить наследственную информацию.
Двое из этой компании – Уотсон и Крик – так самозабвенно болтали, что напоминали детей, запущенных в игровую комнату. В итоге им отвели отдельное помещение – комнату со стенами из желтого кирпича и деревянными потолочными балками, где они были предоставлены своим приборам и мечтам – «безумным стремленьям», в общем. Эти двое были комплементарными цепями, скрепленными непочтительностью к устоям, склонностью подурачиться и блестящим остроумием. Они презирали авторитеты, но сами жаждали ими стать. Научная элита казалась им нелепой, унылой и инертной, хоть они и знали, как в нее проникнуть. Они считали себя типичными аутсайдерами, лучше всего себя чувствуя во внутренних двориках кембриджских колледжей. Они были самопровозглашенными шутами при дворе дураков.
Единственным ученым, вызывавшим у этой парочки невольное благоговение, был химик Лайнус Полинг – звезда Калтеха. Недавно Полинг заявил, что разгадал важную загадку, касающуюся структуры белков. Белки состоят из цепочек аминокислот. Цепочки сворачиваются в трехмерном пространстве, формируя «подструктуры», которые затем складываются в структуры побольше (представьте цепочку, которая закручивается в пружину, а пружина сворачивается в сферическую, глобулярную структуру). Работая с кристаллами, Полинг обнаружил, что у белков часто встречается общая, архетипичная «подструктура» – одинарная спираль, похожая на пружину. Полинг артистично, словно фокусник, достающий молекулярного кролика из шляпы, презентовал эту модель на собрании в Калтехе: она до конца выступления скрывалась за занавесом, а потом – вуаля! – предстала перед потрясенной аплодирующей аудиторией. А потом пошел слух, что Полинг переключил внимание с белков на структуру ДНК. За 8 тысяч километров, в Кембридже, Уотсон и Крик чуть ли не физически ощущали, как Полинг дышит им в затылки.
Знаковая статья Полинга о спиральной структуре белка вышла в апреле 1951 года[480]480
Знаковая статья Полинга о спиральной структуре: Pauling L., Corey R. B., Branson H. R. The structure of proteins: Two hydrogen-bonded helical configurations of the polypeptide chain. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1951; 37 (4): 205–211.
[Закрыть]. Щедро украшенная уравнениями и цифрами, она нагоняла страх даже на экспертов. Но Крик, знавший математические формулы не хуже прочих, решил, что алгеброй Полинг просто напустил тумана, за которым спрятал суть методики. Он поделился с Уотсоном, что свою модель Полинг на самом деле получил «опираясь больше на здравый смысл[481]481
«опираясь больше на здравый смысл»: Watson J. D. Annotated and Illustrated Double Helix.
[Закрыть], чем на сложные математические выкладки»[482]482
Уотсон Д. Двойная спираль. – Прим. перев.
[Закрыть]. Настоящая магия заключалась в воображении. «В своих рассуждениях он иногда оперировал уравнениями, но и тут в большинстве случаев можно было бы обойтись словами. <…> Альфа-спираль была открыта не с помощью простого созерцания рентгенограмм; главный фокус состоял в том, чтобы задать себе вопрос: какие атомы предпочитают соседствовать друг с другом? Основными рабочими инструментами были не бумага и карандаш, а набор молекулярных моделей, на первый взгляд напоминающих детские игрушки»[483]483
Там же.
[Закрыть].
И здесь Уотсон и Крик совершили свой самый интуитивный научный скачок. Что, если структуру ДНК можно разгадать с помощью тех же «фокусов», которые освоил Полинг? Рентгенограммы, конечно, полезны, но пытаться определить структуру биологических молекул экспериментальными методами – это трудоемко до абсурда – «как пытаться понять устройство пианино по звукам[484]484
«как пытаться понять устройство пианино»: Francis Crick (quotes). Wisdom Trove (https://wisdomtrove.com/author_quotes/francis-crick-quotes/).
[Закрыть], которое оно издает, падая с лестницы». А вдруг структура ДНК так проста, так элегантна, что ее модель можно вывести из соображений «здравого смысла»? Вдруг ее можно собрать прямо из подручных средств – скажем, палочек?
В 80 километрах от Уотсона и Крика, в лондонском Королевском колледже, Розалинд Франклин мало интересовалась сборкой игрушечных моделей. Прицельно взявшись за экспериментальные исследования, она делала рентгенограммы ДНК одну за другой – и с каждым разом получалось все четче. Франклин рассуждала так: ответ дадут снимки, и не нужно никаких гаданий; только экспериментальные данные могут быть основой для моделей[485]485
только экспериментальные данные могут быть основой для моделей: Crick F. What Mad Pursuit. Крик всегда утверждал, что Франклин в полной мере понимала важность построения моделей.
[Закрыть]. «Влажная» кристаллическая форма ДНК казалась менее заковыристой, чем «сухая». Но когда Уилкинс предложил Франклин совместно поработать над расшифровкой структуры «влажной» формы, она отказалась. Для нее сотрудничество было тонко замаскированной капитуляцией. Вскоре Рэндалл был вынужден вмешаться и официально разделить их – так разводят по разным комнатам поссорившихся детей. Уилкинс должен был продолжить работу с «влажной» формой, а Франклин – сосредоточиться на «сухой».
Это разделение мешало им обоим. Образцы ДНК, которые готовил Уилкинс, были плохого качества и не позволяли получить четкие снимки. У Франклин были рентгенограммы, но ей было сложно трактовать их. (Тем не менее однажды она огрызнулась на Уилкинса: «Как вы смеете объяснять мне мои же данные?»[486]486
«Как вы смеете объяснять мне мои же данные?»: McElheny V. K. Watson and DNA: Making a Scientific Revolution. Cambridge, MA: Perseus, 2003.
[Закрыть]) Хоть эти двое и работали максимум в нескольких десятках метров друг от друга, с тем же успехом они могли находиться на разных, враждующих континентах.
21 ноября 1951 года Франклин делала в их колледже доклад. Уилкинс пригласил Уотсона его послушать. Погода испортилась; серый полдень тонул в густом, как суп, лондонском тумане. Доклад проходил в старом сыром лекционном зале, погребенном в недрах колледжа; он сильно напоминал тоскливую каморку счетовода из романа Диккенса. Слушателей было человек пятнадцать, и среди них – Уотсон, «тощий и неловкий, <…> смотрел, вытаращив глаза и ничего не записывая».
«Быстрая и нервная манера ее речи вполне гармонировала с лишенным украшений старинным лекционным залом, где мы сидели. В ее словах не было и тени теплоты или кокетства, – так Уотсон позже отозвался о докладе. – Время от времени я начинал прикидывать, как бы она выглядела, если бы сняла очки и сделала другую прическу»[487]487
Уотсон Д. Двойная спираль. – Прим. перев.
[Закрыть]. Она будто намеренно придерживалась сухой и немного отстраненной манеры говорить – читала лекцию, как советские вечерние новости. Но если бы кто-то по-настоящему вник в суть ее доклада (а не прически), он мог бы заметить, что Франклин кружила вокруг грандиозного концептуального прорыва, пусть и с нарочитой осторожностью. «Большая спираль с несколькими цепями[488]488
«Большая спираль с несколькими цепями»: Moffat A. The British: A Genetic Journey. Edinburgh: Birlinn, 2014; это же есть в лабораторных записях Розалинд Франклин, датированных 1951 годом.
[Закрыть], – написала она в своих заметках, – фосфаты снаружи»[489]489
В начале работы с ДНК Франклин не была уверена, что рентгеновские паттерны соответствуют спирали – скорее всего, потому, что работала с «сухой» формой ДНК. Однажды Франклин со своим студентом даже распространили нахальную записку-некролог «на смерть спирали». Но когда качество рентгенограмм улучшилось, перед Розалинд, судя по ее записям, стала вырисовываться спираль с фосфатами снаружи. Уотсон как-то сказал в интервью, что Франклин мешал ее бесстрастный подход к собственным данным: «Она не жила ДНК». – Прим. автора.
[Закрыть]. Ее внутренний взор уже начал улавливать остов этой изящной структуры. Но на докладе она дала лишь поверхностные оценки, демонстративно отказалась уточнять подробности о структуре и свернула этот утомительно скучный академический семинар.
Следующим утром Уотсон оживленно поделился с Криком новостями о докладе Франклин. Они садились на поезд до Оксфорда, чтобы встретиться с Дороти Ходжкин – королевой кристаллографии. Розалинд мало что сказала, обмолвилась только о нескольких предварительных измерениях. Но когда Крик стал выпытывать у Уотсона точные цифры, тот ничего определенного сказать не мог: присутствуя на одном из важнейших семинаров в своей научной жизни, Уотсон не потрудился нацарапать цифры хотя бы на салфетке.
Тем не менее Крик извлек из предварительных умозаключений Франклин достаточно смысла, чтобы поспешить обратно в Кембридж и начать строить модель. Следующим утром они приступили к делу прямо в ближайшем пабе «Орел», куда заскочили перекусить пирогами с крыжовником. Понятно было, что «рентгенографические данные на первый взгляд соответствуют двум, трем или четырем цепям»[490]490
«рентгенографические данные на первый взгляд»: Watson J. D. Annotated and Illustrated Double Helix.
[Закрыть]. Вопрос упирался в то, как увязать цепи друг с другом и построить модель этой таинственной молекулы.
Одна цепь ДНК состоит из сахарофосфатного остова и четырех азотистых оснований, А, Т, Г и Ц, которые прикрепляются к нему, как зубчики к ленте в половинке застежки-молнии. Чтобы расшифровать структуру ДНК, Уотсону и Крику первым делом нужно было выяснить, сколько таких молний в каждой молекуле ДНК, какая ее часть находится в центре, а какая – на периферии. Задача вроде бы не так уж и трудна, но построить простую модель оказалось чертовски сложно. «Хотя атомов было всего полтора десятка, они то и дело вываливались из неуклюжих зажимов, которым полагалось удерживать их на соответствующем расстоянии друг от друга»[491]491
Уотсон Д. Двойная спираль. – Прим. перев.
[Закрыть].
К вечернему чаю Уотсон и Крик, всё еще возившиеся с неудобным набором для моделирования, наконец пришли к более-менее удовлетворительному для них решению: три цепи, спирально закрученные друг вокруг друга, с сахарофосфатными остовами в центре. Тройная спираль. Фосфаты внутри. Уотсон и Крик понимали, что «некоторые атомы были расположены слишком близко»[492]492
Там же.
[Закрыть], но надеялись исправить это, еще немного покрутив модель. Конструкция получалась не особенно элегантной, но, возможно, они хотели от модели слишком многого. Дальше нужно было «сверить ее с количественными данными[493]493
«сверить ее с количественными данными»: Там же.
[Закрыть], полученными Рози»[494]494
Там же.
[Закрыть]. Повинуясь порыву, о котором позже пожалеют, Уотсон и Крик позвали Уилкинса и Франклин посмотреть на их наработки.
Правообладателям!
Данное произведение размещено по согласованию с ООО "ЛитРес" (20% исходного текста). Если размещение книги нарушает чьи-либо права, то сообщите об этом.Читателям!
Оплатили, но не знаете что делать дальше?
