Тайна жизни: Как Розалинд Франклин, Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли структуру ДНК
Шрифт:
В 1938 г. Астбери и его ученица Флоренс Белл опубликовали первые дифракционные рентгенограммы волокон ДНК. Хотя изображения были несколько нечеткими, по ним можно было определить, что полинуклеотидная цепь похожа на столбик монет {391} . В 1947 г. вышла статья Астбери «Исследование нуклеиновых кислот методом рентгеновской кристаллографии» [44] , в которой приводилась верная оценка расстояния между нуклеотидами, а именно – 3,4 ангстрема (A; 1 A = 10–10 м); также был определен период идентичности, то есть повтор некой крупной структуры, – 27 A. Астбери сделал вывод, что «нуклеотиды лежат один поверх другого, как тарелки в стопке, а не по спирали вокруг продольной оси молекулы (курсив мой. – Х. М.)» {392} .
391
Astbury and Bell, "X-ray Study of Thymonucleic Acid." В 1951 г., то есть еще за год до того, как Франклин получила ключевую рентгенограмму № 51, ассистент Астбери Элвин Бейтон сделал снимок, демонстрировавший «мальтийский крест», свидетельствовавший о спиральности структуры, но не обратил на него внимания. Hall, "William Astbury and the biological significance of nucleic acids"; Davies, "W. T. Astbury, Rosie Franklin, and DNA."
44
W. Astbury et al. X-Ray Studies of Nucleic Acids. 1947. Symposia Soc. Exp. Biol. 1: 66–76. – Прим. ред.
392
Astbury, "X-ray Studies of Nucleic Acids," 68; Astbury and Bell, "X-ray Study of Thymonucleic Acid"; Horace Freeland Judson, The Eighth Day of Creation: The Makers of the Revolution in Biology (Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1996), 93.
Уотсон был рад присутствовать на симпозиуме, но Астбери его разочаровал. Жизнерадостный, лысый и пучеглазый, он показался ему примитивным, предпочитающим виски и сомнительные шутки научным дискуссиям {393} . Астбери был сторонником белковой природы активного начала наследственности и не желал исключать белки из решения загадки жизни. В своем докладе «Некоторые недавние приключения среди белков» Астбери предложил компромиссную гипотезу, согласно которой белки доминируют в репликации вирусов, однако и нуклеиновая кислота важна в этом процессе и во всех процессах биологического воспроизведения {394} . Уотсон признавался, что почти всю лекцию дремал {395} . В 2018 г. он назвал выступление Астбери «не очень вдохновляющим» {396} .
393
По воспоминаниям Уотсона, Астбери любил отпускать сомнительные шутки (интервью, взятое автором у Джеймса Уотсона (№ 2) 24 июля 2018 г.). Пригласительное письмо из Зоологической станции в Неаполе и ответное Астбери, а также планы поездки туда см. в: W. T. Astbury Papers, MS 419/File 4: Конференция по субмикроскопической структуре цитоплазмы, 22–25 мая 1951 г., Лидсский университет; письма У. Т. Астбери Рейнхольду Дорну в связи с конференцией, архив Зоологической станции в Неаполе, переписка, A: SZN, 1951.
394
Astbury, "Protein and virus studies in relation to the problem of the gene"; Astbury, "X-ray Studies of the Structure of Compounds of Biological Interest"; Hall, The Man in the Monkeynut Coat, 100.
395
W. T. Astbury, "Some Recent Adventures Among Proteins," and H. M. Kalckar, "Biosynthetic aspects of nucleosides and nucleic acids," in Pubblicazioni della Stazione Zoologica di Napoli 23, supplement (1951): 1–18 and 87–103.
396
Интервью, взятое автором у Джеймса Уотсона (№ 1) 23 июля 2018 г.
Из приглашенных докладчиков Уотсон больше всего хотел встретиться с Джоном Рэндаллом, который намеревался рассказать о работе своей группы по проекту о структуре нуклеиновых кислот, финансируемому Советом по медицинским исследованиям Великобритании. Случайно ли, что именно на этот грант претендовал Астбери, но не получил его? {397} Однако Уотсон никаких откровений не ожидал, считая разговоры о трехмерной структуре белков и нуклеиновых кислот по большей части «пустой болтовней». Хотя эта работа велась на протяжении почти двух десятилетий, надежных данных было мало. Уверенно высказанные идеи зачастую принадлежали фантазии кристаллографов, радующихся возможности сказать свое слово в области, в которой их нелегко опровергнуть. Лишь немногие биохимики, в том числе Герман Калькар, понимали сложные, полные профессионального жаргона речи специалистов по рентгеноструктурному анализу, и еще меньше было тех, кто готов был верить их предположениям. По мнению Уотсона, «бессмысленно осваивать сложные математические методы, чтобы понимать чушь. Никто из моих учителей даже не рассматривал возможность моего сотрудничества с такими специалистами» {398} .
397
Hall, The Man in the Monkeynut Coat, 121–22.
398
Watson, The Double Helix, 23.
К большому разочарованию Уотсона, Рэндалл так и не приехал, отменив свое участие в последний момент {399} . Своему заместителю Морису Уилкинсу он – вероятно, в качестве поощрения – дал возможность бесплатно съездить в Неаполь и выступить там с докладом {400} . Если бы в то утро кто-то предложил спор на то, какой докладчик поразит аудиторию чем-то подлинно замечательным, на Мориса Уилкинса никто бы не поставил. Однако ему это удалось.
399
Письмо Джона Рэндалла Рейнхарду Дорну. 11 августа 1950 г. («В ходе визита я хотел бы провести два или три дня в Неаполе с целью сбора материала для нашей программы исследований с использованием электронного микроскопа»), архив Зоологической станции в Неаполе, переписка, А.1950 (J–Z).
400
Maurice Wilkins, The Third Man of the Double Helix (Oxford: Oxford University Press, 2003), 135–39.
Незадолго до симпозиума Уилкинс применил новый способ получения образцов ДНК из вилочковой железы телят для рентгеноструктурного анализа. Сначала он просто клал немного предоставленной Зигнером субстанции на предметное стекло микроскопа. Действуя другим стеклом как шпателем, он размазывал вещество в тонкую пленку. В 1962 г. в речи при вручении Нобелевской премии он вспоминал: «Каждый раз при погружении стеклянной палочки в банку с похожим на сопли "волшебным эликсиром" было видно, как оттуда извлекается тонкое и почти невидимое волокно ДНК, словно нить паутины. Совершенство и однородность волокон заставляли предположить, что молекулы в них упорядочены» {401} . Нововведение состояло в том, чтобы вытягивать, как бы прясть, тонкую нить субстанции, а не просто размазывать ее. И это оказалось принципиально важным. После того как Уилкинс вытягивал волокна, его аспирант Реймонд Гослинг навивал их на изогнутую проволоку (сначала использовали просто скрепку, в дальнейшем – вольфрамовую проволоку), соединял и приклеивал концы, так что получался «многожильный» образец {402} . Его помещали в старую рентгеновскую камеру, которую отыскали в подвале химического факультета, и после ряда манипуляций делали снимки. В результате удавалось добиться гораздо более четкой дифракционной картины, нежели на изображениях, полученных Астбери в 1938 г.
401
Maurice Wilkins, "The molecular configuration of nucleic acids," December 11, 1962, in Nobel Lectures, Physiology or Medicine 1942–1962 (Amsterdam: Elsevier, 1964).
402
Интервью, взятое Энн Сейр у Реймонда Гослинга 18 мая 1970 г., ASP, ящик 3, папка 2.
Гослинг с воодушевлением вспоминал, как, проявив один из снимков в пропахшей химикатами факультетской фотолаборатории, вернулся по туннелям на физический факультет, где Уилкинс буквально жил, и с восторгом показал ему {403} . Со временем Уилкинс набил руку в получении образцов новым способом, и качество рентгенограмм наконец-то позволило по дифракционной картине составить более четкое представление о структуре волокон ДНК, что явилось, наверное, важнейшим вкладом Уилкинса в успех открытия ее строения.
403
Naomi Attar, "Raymond Gosling: The Man Who Crystallized Genes," Genome Biology 14 (2013): 402; Matthew Cobb, Life's Greatest Secret: The Race to Crack the Genetic Code (New York: Basic Books, 2015), 93.
Утром 22 мая 1951 г. в аудитории Зоологической станции сидевший в заднем ряду Уотсон от скуки читал газету, а на трибуну взошел Уилкинс и застенчиво доложил о дихроизме в ультрафиолетовом диапазоне и о молекулярной структуре. В конце выступления он заговорил о нуклеиновых кислотах, и сказанное не разочаровало Уотсона. А когда на экране появилось поразительно четкое изображение, Уотсон, взглянув, выронил газету. Хотя Морис «по-английски» не заметил энтузиазма, вызванного его потрясающим сообщением, он уверенно заявил слушателям, что показанное демонстрирует намного больше, чем ранее полученные изображения, и что данный образец можно считать кристаллическим. Когда же структура ДНК станет известна, будет больше возможностей понять, как работают гены {404} .
404
Watson, The Double Helix, 23.
Впечатляющие данные Уилкинса поразили не только Уотсона {405} . Дорн сразу же набросал заметки для письма, которое затем отправил Рэндаллу, приписав: «Спасибо, что прислали своего коллегу Уилкинса; его доклад вызвал величайший интерес, и, поскольку он говорит довольно медленно, так что и неанглоязычная часть аудитории все понимала, это был огромный успех» {406} . Астбери также похвалил Уилкинса, заявляя всем, кто был готов слушать, что «картинка намного лучше» всего, что получил он сам {407} .
405
M. H. F. Wilkins, "I: Ultraviolet dichroism and molecular structure in living cells. II. Electron Microscopy of nuclear membranes," Pubblicazioni della Stazione Zoologica di Napoli 23, supplement (1951): 104–14. После выступления Уилкинса Уотсон перекусывал в компании с итальянским океанологом Эльвецио Гираделли. Уотсон пытался изобразить на салфетке рентгенограммы, показанные Уилкинсом, а потом выбросил ее. Электронное письмо почетного архивариуса Зоологической станции в Неаполе Кристиана Грёбена автору от 15 февраля 2019 г.
406
Письмо Рейнхарда Дорна Джону Рэндаллу. 31 мая 1951 г., архив Зоологической станции в Неаполе, ASZN: R, переписка I–Z, 1951.
407
Wilkins, The Third Man of the Double Helix, 137.
На вечеринке после докладов Уилкинс с трудом участвовал в болтовне, стараясь выпивать наравне с Астбери. Уотсон наблюдал издали, размышляя над тем, что если гены способны кристаллизоваться, то они должны иметь регулярную структуру, которую можно установить впрямую. Еще не допив первый коктейль, Уотсон знал, что не должен больше терять время в лаборатории Калькара. Путь «в землю обетованную» лежал через рентгеновскую кристаллографию – и Уилкинса, которого нужно было убедить пригласить его в биофизический отдел Королевского колледжа. Однако Джеймс не успел обратиться к Уилкинсу с этой просьбой, так как тот ушел {408} .
408
Watson, The Double Helix, 23.
В последний день симпозиума, 26 мая 1951 г., сотрудники Зоологической станции устроили для участников экскурсионную поездку. Они отправились к древним храмам Пестума, некогда важного греческого города на побережье Тирренского моря, в местности, которая теперь называется Кампаньей. Эти величественные руины находятся недалеко от пасторального Салерно, сельскохозяйственного рая с фермами и сыроварнями, где производится знаменитая моцарелла. Гости Неаполя почти всегда отправляются прямиком в Помпеи. Каждый год свыше 2,5 млн туристов восторгаются остатками некогда великолепного города у подножия Везувия, который в 79 г. до н. э. извергся прямо на Помпеи и его жителей; это ужасное событие стало символом конца света. Поклонникам морских красот предлагаются лодочные экскурсии к островам Капри и Искья. Относительно немногие путешественники проделывают 95-километровый путь к трем дорическим храмам Пестума {409} .
409
Pellegrino Claudio Sestieri, Paestum: The City, the Prehistoric Necropolis in Contrada Gaudo, the Heriaion at the Mouth of the Sele (Rome: Istituto Poligrafico Dello Stato, 1967); Gabriel Zuchtriegel and Marta Ilaria Martorano, Paestum: From Building Site to Temple (Naples: Parco archeologico di Paestum minister dei beni e delle attivita culturali, 2018); Paul Blanchard, Blue Guide to Southern Italy (New York: Norton, 2007), 271–79.
Когда группа рассаживалась по туристическим автобусам, Уотсон попытался завязать разговор с Уилкинсом. Но водитель решительно велел всем занять свои места, и Уилкинс ускользнул от странноватого американца, чтобы сесть рядом с тем, кого больше всего стремился впечатлить, – с профессором Астбери. Пока автобус петлял по узкой прибрежной дороге, интернациональная компания биологов, биохимиков, физиков и генетиков коротала время за сплетнями, смехом и болтовней. Астбери, один из самых шумных участников этой какофонии, чередовал фривольные анекдоты с глотками виски из видавшей виды серебряной фляжки.