Тайна жизни: Как Розалинд Франклин, Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли структуру ДНК
Шрифт:
В разгар торжества в банкетный зал тихонько вошел Уилкинс. Накануне он слишком увлекся французской кухней и все еще неважно себя чувствовал. Морис выбрал место с краю, надеясь, что не придется поддерживать вежливую беседу с соседом. Однако тот человек вскоре начал с большим увлечением рассказывать о своем новом исследовании, доказавшем, что при заражении бактерий вирусом в бактериальную клетку проникает только его ДНК {819} . Сначала Уилкинс подумал, что ученый просто пересказывает эксперименты Освальда Эвери с пневмококками, а на следующее утро сообразил, что сидел рядом с бактериологом и генетиком Альфредом Херши из Колд-Спринг-Харборской лаборатории, которому предстояло открыть Международную конференцию по бактериофагам в аббатстве Руайомон.
819
Maurice Wilkins, The Third Man of the Double Helix (Oxford: Oxford University Press, 2003), 186.
Аббатство Руайомон находится в 30 км к северу от Парижа, и туда можно добраться на поезде. Построенное по приказу короля Людовика IX Святого в 1228–1235 гг., оно имеет в плане форму прямоугольника, из сторон которого выступают здания. Внутренние покои изобилуют готическими арками и пучками колонн, ребристыми сводами и потрясающими витражными окнами. Во дворе имеется ухоженный сад с зеркальным прудом в форме креста. Изначально это был монастырь цистерцианцев, во время Великой французской революции он закрылся, какое-то время там была ткацкая фабрика, потом облатская община, а в начале ХХ в. разместился частный культурный фонд и стали проводить встречи, представления и лекции, собиравшие в бывшее аббатство ученых, художников и артистов.
«Фаговая» группа, неформальными руководителями которой являлись Макс Дельбрюк и Сальвадор Лурия, арендовала аббатство на неделю для проведения конференции по бактериофагам летом 1952 г., сразу после биохимического конгресса {820} . Уотсон с воодушевлением предвкушал воссоединение с коллегами, которых не видел больше года, и, повстречав Уилкинса в Париже, пригласил и его. Уилкинс принял предложение. Он был очень рад познакомиться с новыми научными кадрами, создававшими современную генетику {821} .
820
Международная конференция по бактериофагам (протоколы заседаний), июль 1952, JDWP, JDW/2/7/3/3.
821
Watson, The Double Helix, 80.
Все участники конференции в Руайомоне слышали об экспериментах Альфреда Херши с бактериофагами и хотели узнать о них больше. Высокий, худой, одиночка и молчун, Херши долгие годы работал с единственной ассистенткой – Мартой Чейз {822} . Однажды посетитель попросил Херши показать лабораторию и интересное оборудование, а Херши резко отказал: «Нет, мы работаем головой» {823} ; это было для него характерно.
В 1952 г. Херши и Чейз опубликовали результаты важного исследования, известного теперь под названием «эксперимент Херши – Чейз», а поначалу – как эксперимент с кухонным блендером, потому что в нем использовался, за неимением лучшего, обычный блендер производства фирмы Waring, каким делают молочные коктейли и безалкогольные солодовые напитки. Целью эксперимента было однозначно выяснить, что является генетическим материалом – белки, ДНК или какое-то их сочетание. Для этого выращивали две группы бактерий: одну – в среде, содержащей радиоактивный фосфор-32, другую – в среде с радиоактивной серой-35. Бактериофаги, добавленные в среду с бактериями и размножавшиеся в них, поглощали эти радиоактивные изотопы, которые служили маркeрами, при построении своей ДНК и белков. Фосфор содержится в ДНК, но отсутствует в белках, а сера, наоборот, содержится в белках, но ее нет в ДНК. Таким образом, одни бактериофаги содержали меченные серой белки, а другие – меченную фосфором ДНК. После выделения радиоактивно меченных бактериофагов их добавляли к культуре свежих (не содержащих изотопов) бактерий и позволяли бактериофагам инфицировать эти бактерии. После этого среду с бактериями подвергали энергичному встряхиванию, для того чтобы отделить оболочки фаговых частиц от поверхности бактериальных клеток (вот тут и пригодился кухонный блендер), а затем инфицированные бактерии отделяли от среды. Когда в первом опыте к бактериям добавляли бактериофаги, меченные фосфором-32, радиоактивная метка обнаруживалась в бактериальных клетках. Когда же во втором опыте к бактериям добавляли бактериофаги, меченные серой-35, метка оказывалась во фракции среды с белковыми оболочками фагов, но ее не было в бактериальных клетках. Следовательно, материалом, который проникал в бактерии, была ДНК. Поскольку внутри инфицированных бактерий формируются полные вирусные частицы, содержащие белки вируса, эта работа была признана одним из решающих доказательств того, что генетическая информация (информация о структуре белков) содержится в ДНК {824} , и в 1969 г. принесла Херши Нобелевскую премию по физиологии и медицине {825} . В 1998 г. Уотсон написал в The New York Times Magazine, что эксперимент Херши и Чейз более существенно, чем большинство других исследований, подтверждает роль ДНК и что он укрепил уверенность в важности установления трехмерной структуры ДНК {826} .
822
Frederick W. Stahl, ed., We Can Sleep Later: Alfred D. Hershey and the Origins of Molecular Biology (Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2000).
823
Allen Campbell and Franklin W. Stahl, "Alfred D. Hershey," Annual Review of Genetics 32 (1998): 1–6.
824
Alfred Hershey and Martha Chase, "Independent Functions of Viral Protein and Nucleic Acid in Growth of Bacteriophage," Journal of General Physiology 36, no. 1 (1952): 39–56; см. также: "The Hershey–Chase Experiment," in Jan Witkowski, ed., Illuminating Life: Selected Papers from Cold Spring Harbor, 1903–1969 (Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2000), pp. 201–22; Stahl, ed., We Can Sleep Later, 171–207; Alfred D. Hershey, "The Injection of DNA into Cells by Phage," in John Cairns, Gunther S. Stent, and James D. Watson, eds., Phage and the Origins of Molecular Biology (Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1966), 100–9. В отличие от исследования, которым занимался Уотсон в Копенгагене в 1951 г., где он ограничился фосфором в ДНК, в исследовании Херши 1952 г. использовались радиометки и для белков, и для ДНК. Оно дало намного лучшие результаты и многими было расценено как давшее однозначный ответ на изучаемый вопрос.
825
"The Hershey–Chase Experiment," 201; H. V. Wyatt, "How History Has Blended," Nature 249, no. 5460 (June 28, 1974): 803–4. Альфред Херши получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1969 г. вместе с Сальвадором Лурией и Максом Дельбрюком за открытия, касающиеся механизма репликации и генетической структуры вирусов. Освальд Эвери не стал нобелевским лауреатом, а эти трое ученых имели то преимущество, что их исследования были связаны с Колд-Спринг-Харборской лабораторией, где были широкие возможности для публикаций и создания научной репутации.
826
James D. Watson, "The Lives They Lived: Alfred D. Hershey: Hershey Heaven," New York Times Magazine, January 4, 1998, 16; a longer version of this essay appears as "Alfred Day Hershey 1908–1997," in Cold Spring Harbor Laboratory Annual Report 1997, ix–x, http://repository.cshl.edu/id/eprint/36676/1/CSHL_AR_1997.pdf.
На Лайнуса Полинга эта работа также произвела сильное впечатление. Сразу после доклада Херши он встал и признал ошибочность своих поисков. Он смело заявил замершей аудитории, что с генетической точки зрения ДНК – главное вещество, управляющее образованием белков {827} . Из этого заявления можно было предположить, что Полинг собирается вплотную заняться ДНК. Хотя он пока не видел рентгенограмм, полученных Франклин или Уилкинсом, с ними бегло ознакомился его помощник Роберт Кори, когда двумя месяцами ранее ездил в Лондон читать доклад Полинга в Королевском обществе. Кори сообщил Полингу, что эти изображения хорошие, но не похоже, что Франклин или Уилкинс может составить серьезную конкуренцию. Но Кори из соображений научной этики, скорее всего, не снабдил Полинга точными схемами дифракционных картин, полученных Франклин, ведь это были не его данные. Однако он не преминул доложить, что в Королевском колледже царят вражда и подначки, а в такой атмосфере едва ли можно результативно работать. Что касается Кавендишской лаборатории, то, по впечатлению Кори, ничто не указывало на интерес Брэгга, Перуца или Кендрю к ДНК. Полинг еще не был знаком с Криком, а Уотсон, которому несколько лет назад отказали в приеме в аспирантуру Калифорнийского технологического института, не произвел на него впечатления. И Полинг успокоил себя тем, что время на его стороне, группа из Королевского колледжа не опасна, а кембриджцы еще никогда не брали над ним верх в научном соревновании.
827
Thomas Hager, Force of Nature: The Life of Linus Pauling (New York: Simon and Schuster, 1995), 408.
Незадолго до доклада Херши Джеймс Уотсон общался с французским микробиологом Андре Львовом из Пастеровского института, в 1930-е гг. некоторое время работавшим в Кембридже. За круассанами и кофе Львов сообщил, что в Руайомон должны приехать Полинг с женой. Уотсон поспешил в аудиторию, где должен был выступать Херши, чтобы занять хорошее место, и наблюдал, как Полинг входит в зал в сопровождении атташе по науке посольства США Джеффриса Уаймена, который, будучи, можно сказать, потомственным биологом, некогда успешно занимался биохимией [57] и молекулярной биологией в Гарвардском и Кембриджском университетах, но предпочел дипломатическую карьеру.
57
См., например, о модели Моно – Уаймена – Шанжё. – Прим. ред.
Уотсон стал искать способ оказаться рядом с Полингом, и это удалось, когда после утренних докладов на лужайке средневекового монастыря было подано перекусить {828} . За столом ученые обменивались любезностями и обсуждали новости науки. Уотсон заговорил о предстоящей работе у Макса Дельбрюка в Калифорнийском технологическом институте в следующем году.
Несколько недель перед конференцией по бактериофагам Уотсон и Дельбрюк регулярно переписывались, чтобы Джеймс был готов к встрече с Полингом. 20 мая Уотсон отправил Дельбрюку длинное описание своей работы по вирусу табачной мозаики, приправив его кембриджскими сплетнями, своими страхами по поводу призыва в армию и известием о том, что он и Крик временно прекратили заниматься моделями ДНК по «дипломатическим» соображениям – чтобы не влезать в чужую тему. Относительно последнего он заметил: «Если группа из Королевского колледжа продолжит бездействовать, мы снова попытаем удачу» {829} . В ответном письме 4 июня Дельбрюк рассказал, что у Полинга есть 10 000 долларов от Национального фонда детского паралича на изучение структуры ДНК, которые лежат мертвым грузом из-за недостатка работников. Также он сообщил, что в марте 1953 г. в Калифорнийском технологическом институте запланирована конференция по белкам, куда приглашены большинство кембриджских коллег, и что для Уотсона этот момент может стать возвращением, а кроме того, такая же возможность представится летом 1953 г. на симпозиуме по вирусам в Колд-Спринг-Харборе {830} .
828
Watson, The Double Helix, 80.
829
Письмо Джеймса Уотсона Максу Дельбрюку. 20 мая 1952 г., MDP, ящик 23, папка 21.
830
Письмо Макса Дельбрюка Джеймсу Уотсону. 4 июня 1952 г., MDP, ящик 23, папка 21. Розалинд Франклин не была приглашена на Конференцию по структуре белков в Пасадене, которую Полинг проводил с 21 по 25 сентября 1953 г. в Калифорнийском технологическом институте, хотя Уилкинс, Рэндалл, Брэгг, Кендрю, Перуц, Уотсон и Крик получили приглашения. См.: "Linus Pauling Day-by-Day," September 21, 1952, Linus Pauling Special Collections, Oregon State University, Corvallis, OR, http://scarc.library.oregonstate.edu/coll/pauling/calendar/1953/09/21.html.
Разговор с Полингом не оправдал надежд Уотсона. Они коротко обговорили возможность приезда Джеймса в Калифорнийский технологический институт для изучения вирусов. Уотсон показал новые дифракционные рентгенограммы, полученные в Королевском колледже. Полинг отреагировал на них уклончиво, сказав лишь, что тщательный рентгеноструктурный анализ – такой, какой провели его сотрудники применительно к аминокислотам, – принципиально важен для понимания нуклеиновых кислот. Уотсон ушел разочарованный, потому что практически ни слова не было сказано о ДНК {831} .
831
Watson, The Double Helix, 81.
«Я больше узнал от Авы Хелен», – иронизировал он {832} . Уотсону было известно, что второй сын Полингов, Питер, осенью того года должен был начать работать в Кавендишской лаборатории и что, если бы не знаменитая фамилия, его бы туда не взяли. Увы, Питер Полинг не отличался успехами в учебе, особенно после того, как переболел мононуклеозом {833} . Уотсон познакомился с ним на какой-то вечеринке летом 1949 г., когда был у Дельбрюка в Пасадене. Тридцать четыре года спустя Питер Полинг заявил, что не помнит этого события, потому что, по его собственному признанию, был поглощен мечтой соблазнить одну девицу {834} .
832
Watson, The Double Helix, 81. Уотсон подтвердил, что старался понравиться миссис Полинг, в интервью автору (№ 2) 24 июля 2018 г.
833
Peter Pauling, "DNA: The Race That Never Was?," New Scientist, May 31, 1973, 558–60, цитируемый фрагмент: с. 558.
834
Pauling, "DNA: The Race That Never Was?," 558; интервью, взятое Хорасом Джадсоном у Питера Полинга 1 февраля 1970 г., HFJP.
Мать Питера тревожилась за него не только из-за того, что он слишком усердно посещал вечеринки. В науке сын неизбежно оказывался в тени прославленного отца. Ава Полинг старалась найти ему поддержку. Уотсон заверил ее, что будет очень рад стать наставником Питера и помочь ему приспособиться к жизни в Кембридже, хотя, слушая ее, думал о красивой сестре Питера Линде, которая куда больше привлекала его {835} .
Через неделю после конференции по бактериофагам в Руайомоне Уотсон путешествовал в Итальянских Альпах. 11 августа на высоте 1600 метров над уровнем моря он присел на камень и написал длинное письмо Фрэнсису и Одиль Крик. В нем он рассказал про свой доклад о вирусе табачной мозаики, упомянув, что оделся с таким расчетом, чтобы казаться человеком, которому все равно, как он выглядит: свободная рубашка с расстегнутым воротом, великоватый пиджак, слишком короткие штаны, сползающие темные носки и поношенные коричневые ботинки с незавязанными шнурками {836} . Так он обычно «наряжался» на летних симпозиумах, но в данном случае причиной было то, что по дороге из Парижа в поезде его чемодан с одеждой пропал, пока он спал.
835
Watson, The Double Helix, 81.
836
На фотографиях с конференции видно, как одевался Уотсон. См.: JDWP, "Meeting at Royaumont, France," JDW/1/6/1, and "Bacteriophage Conference at Royaumont France," JDW/1/11/2.
Уотсон также поведал об архитектуре Руайомона, напомнившей ему Кембридж и создающей атмосферу, более располагающую к великим мыслям, чем суетный Париж; забавно описал официальный прием, устроенный баронессой де Ротшильд в поместье близ Шантийи-Гувьё, где он угощался копченым лососем и охлажденным шампанским, которые разносили на подносах вышколенные официанты, и разглядывал полотна Рубенса и Хальса на стенах, обшитых панелями орехового дерева. На это мероприятие Джеймс одолжил пиджак и галстук, а также обильно намазал успевшие сильно отрасти волосы бриллиантином {837} . За несколько недель до того его мать, навестив сына в Кембридже, написала мужу, что сын обзавелся прической «под Эйнштейна» {838} . По-видимому, Уотсону доставило удовольствие, что он произвел дикое впечатление на баронессу и ее гостей, поскольку заключил: «Вывод из моей первой встречи с аристократией очевиден: если я буду как все, меня второй раз не пригласят» {839} .
837
Письмо Джеймса Уотсона Фрэнсису Крику. 11 августа 1952 г., FCP, PP/ CRI/H/1/42/3, ящик 72. См. также: JDWP, "Italian Alps, 1952," JDW/1/15/2.
838
Письмо Маргарет Джин Митчел Уотсон Джеймсу Уотсону – старшему. 18 июня 1952 г., WFAT, JDW/2/2/1947/55.
839
Watson, The Double Helix, 8.