Чтение онлайн

ЖАНРЫ

Тайна жизни: Как Розалинд Франклин, Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли структуру ДНК
Шрифт:

В начале лета Франклин переключилась на кропотливую, но спокойную работу – расчеты по рентгенограммам. В ее состоянии духа это было благом. Для интерпретации данных она использовала функции Паттерсона {858} . Этот подход, разработанный в 1935 г. британским специалистом по рентгеновской кристаллографии Артуром Паттерсоном, дает карту межатомных векторов для изучаемой молекулы. Межатомный вектор описывает положение двух атомов относительно друг друга. Расчет точек карты делается на основании интенсивностей дифракционных пятен (рефлексов). По набору межатомных векторов определяют структуру молекулы {859} .

858

Maddox, Rosalind Franklin, 168–69. По свидетельству Крика и Уилкинса, Франклин применяла функции Паттерсона по совету Луццати. См. интервью, взятое Энн Сейр у Фрэнсиса Крика 16 июня 1970 г., ASP, ящик 2, папка 9; интервью, взятое Энн Сейр у Мориса Уилкинса 15 июня 1970 г., ASP, ящик 4, папка 32. Луццати в письме Хорасу Джадсону утверждал, что не видел полученное Франклин изображение В-формы ДНК вплоть до его опубликования, следовательно, не подталкивал ее в направлении построения модели. Он считал свою роль незначительной; хотя научил ее пользоваться штрипсами Биверса – Липсона, он «не помнил, чтобы заметил использование ею функций Паттерсона или какой-либо другой из его идей применительно к ДНК». Письмо Витторио Луццати Хорасу Джадсону. 21 сентября 1976 г., HFJP.

859

Raymond G. Gosling, "X-ray diffraction studies with Rosalind Franklin," in Seweryn Chomet, ed., Genesis of a Discovery (London: Newman Hemisphere, 1995), 43–73, особенно 47–48.

Для определения молекулярной структуры использование функций Паттерсона предпочтительно, когда мало надежных данных. Если молекула имеет правильную или повторяющуюся структуру, этот метод дает основу для построения структуры в трех измерениях. Карта Паттерсона похожа на топографическую карту с контурными линиями – сплошные петли и изгибы, словно какой-то неровный рельеф. Хорас Джадсон заметил: «Измыслить, исходя из этой карты, реальную структуру – такая головоломная задача, что мозг словно проходит через сито» {860} . Из-за сложности этого метода Макс Перуц и Джон Кендрю к 1949 г. отказались от него и перешли на другие способы {861} . Фрэнсис Крик считал, что он ненадежен применительно к сложным органическим соединениям {862} . Джеймс Уотсон признался в 2018 г., что никогда не понимал методологию Паттерсона {863} .

860

Judson, The Eighth Day of Creation, 128.

861

M. F. Perutz and J. C. Kendrew, "The Application of X-ray crystallography to the study of biological macromolecules," in F. J. W. Roughton and J. C. Kendrew, eds., Haemoglobin: The Joseph Barcroft Memorial Conference (London: Butterworths, 1949), 171.

862

Francis Crick, "The height of the vector rods in the three-dimensional Patterson of haemoglobin," неопубликованный машинописный текст (№ 1), подписанный Криком и датированный июлем 1951 г., а также еще один машинописный текст (№ 2) с пометками редактора, принятый к публикации в Acta Crystallographica 5 (1952): 381–86. FCP, PPCRI/H/1/4. Box 68.

863

Интервью, взятое автором у Джеймса Уотсона (№ 2) 24 июля 2018 г.

В настоящее время существуют компьютерные программы для расчета функций Паттерсона, преобразований Фурье, функций Бесселя и других сложных способов математического моделирования, так что результаты можно получить очень быстро. А в 1952 г. Франклин и Гослинг пользовались громоздким вычислительным приспособлением под названием «штрипсы Биверса – Липсона», представлявшим собой набор бумажных полосок или карточек со значениями периодических функций, которые особым образом располагались в красивом полированном ящике из красного дерева. Почти через полвека после тех событий Реймонд Гослинг сказал, что ему до сих пор снятся кошмары, в которых он роняет этот ящик и должен снова расставить карточки в правильном порядке. Однако какими бы утомительными и однообразными ни были вычисления, он считал свою работу с Франклин необыкновенно интересной: «Ведь никто не делал такого раньше. Я волновался, но Розалинд – профессионал своего дела, она была уверена в том, что это выполнимая задача» {864} .

864

Gosling, "X-ray diffraction studies with Rosalind Franklin," 66.

2 июля Франклин записала на чистой странице одного из своих блокнотов для лабораторных записей:

Первая цилиндрическая функция Паттерсона. Признаков спирали диаметром 11 A нет. Центральный пик в форме банана соответствует кривой, рассчитанной для спирали диаметром 13,5 A, имеющей два оборота на элементарную ячейку. Если это спираль, то цепь лишь одна. (Две цепи дали бы [здесь нарисованы два пересекающихся овала])… если это спираль, то плотность далеко не равномерно непрерывная {865} .

865

Rosalind Franklin, лабораторные журналы 1951–1952 гг., RFP, FRKN 1/1. Когда Франклин рассказала Крику об этих результатах в Зоологической лаборатории Седжвика в июле 1952 г., он посоветовал ей проверить полученные ею данные, которые, казалось бы, свидетельствовали против спирали. См.: Robert Olby, Francis Crick: Hunter of Life's Secrets (Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2009), 152–53.

А 18 июля Франклин сделала шуточную похоронную открытку в черной рамке – для собственного удовольствия и в пику Уилкинсу, а не для общего распространения. Надпись гласила:

С величайшим прискорбием сообщаем о кончине Спирали ДНК (кристаллической) в пятницу, 18 июля 1952 года. Смерть наступила после продолжительной болезни, которую не удалось излечить интенсивным курсом бесселевских инъекций. Церемония прощания состоится в следующий понедельник или вторник. Предполагается, что с последним словом в память о покойной спирали выступит доктор М. Уилкинс.

Р. Франклин, Р. Гослинг {866}

866

Почтовая открытка, отправленная Франклин и Гослингом, «о смерти спирали ДНК 18 июля 1952 г.». См.: Wilkins, The Third Man of the Double Helix, 182–83; Judson, The Eighth Day of Creation, 121; Maddox, Rosalind Franklin, 184–85. Функция Бесселя используется применительно к дифракции спиральных структур. По словам Гослинга, «уведомление о смерти» было вручено только Уилкинсу и Стоуксу; Гослинг сохранил свой экземпляр. James D. Watson, The Annotated and Illustrated Double Helix, edited by Alexander Gann and Jan Witkowski (New York: Simon and Schuster, 2012), 179.

Уилкинс был не в восторге от такого «сообщения», которое сначала принял за дружескую шутку Гослинга. Узнав потом, кто истинный автор (хотя открытку подписали и Франклин, и Гослинг), он не простил Розалинд этой выходки, преувеличив ее стремление унизить его и забыв о розыгрышах, которые устраивали над ней коллеги. Не стоит упускать из вида тот факт, что в открытке говорилось о кристаллической А-форме ДНК, с которой получалось много артефактов в картине дифракции, а анализ с использованием функций Паттерсона не давал однозначных результатов относительно наличия спиральной структуры. А Гослинг часто говорил, что Розалинд никогда не считала В-форму неспиральной {867} . Шутки шутками, но вышло, что Франклин написала уведомление о собственных «похоронах»: историей с открыткой отмечен конец ее пребывания в Королевском колледже.

867

Maddox, Rosalind Franklin, 184; Jenifer Glynn, My Sister Rosalind Franklin: A Family Memoir (Oxford: Oxford University Press, 2012), 129; электронное письмо Дженифер Глинн автору. 27 августа 2020 г.

Есть печальная ирония в том, что отчасти из-за добросовестности и упорства Розалинд Франклин, побуждавших ее не сворачивать с пути медленного, кропотливого анализа, ее имя долгое время не звучало в истории науки. Она, увы, недооценила скорость прогресса в построении моделей кембриджскими коллегами. На симпозиуме в честь сороковой годовщины открытия структуры ДНК Гослинг сожалел, что Франклин и он не успели полностью интерпретировать с таким трудом полученные карты Паттерсона раньше, чем Уотсон и Крик объявили о своей модели. Гослинг грустно вспоминал: «Конечно, если кошка выпрыгнула из мешка, ее не посадить обратно. Мы снова посмотрели на нашу цилиндрическую функцию Паттерсона: ясно видны пики, представляющие тяжелые группы из фосфора и кислорода, лежащие на двойной спирали. Одна цепь шла вверх, другая – вниз». На неизбежный вопрос, нашли бы они ответ самостоятельно, он честно ответил: «Не знаю. Может быть, и нашли бы, но ведь все становится совершенно очевидным, когда тебе говорят, куда смотреть» {868} .

868

Gosling, "X-ray diffraction studies with Rosalind Franklin," 68. Watson, The Double Helix, 83.

Для Джеймса Уотсона лето 1952 г. тоже было хлопотным. После поездок в Париж, Руайомон и Итальянские Альпы его пригласил Луиджи Кавалли-Сфорца из Пармского университета, раньше работавший в Кембридже, на II Международную конференцию по генетике микроорганизмов. Трехдневное мероприятие проходило в начале сентября в красивом городе Палланце на берегу озера Лаго-Маджоре на северо-западе Италии {869} . Важнейшими на конференции были доклады Кавалли-Сфорцы, Уильяма Хейса из Медицинской школы Лондонского университета и Джошуа Ледерберга из Висконсинского университета, которые установили существование двух отдельных полов у бактерий {870} .

869

Описание Второй европейской конференции по генетике микроорганизмов в Палланце (1952), сделанное профессором Эдинбургского, а позже Кембриджского университетов Джоном Финчемом (John Fincham), JDWP, JDW/2/1/29; письма Луки Кавалли-Сфорца Джеймсу Уотсону за сентябрь – октябрь 1952 г., JDWP, JDW/2/2/304; "Pallanza Italy Meeting," фотографии участников, JDWP, JDW/1/11/1; фотографии сотрудников Колд-Спринг-Харборской лаборатории (1946) и участников конференции в Палланце, материалы Гвидо Понтекорво, UGC198/10/1/1/11, Glasgow University Archive Services; доклад Г. Понтекорво на конференции в Палланце (Guido Pontecorvo "Somatic recombination in genetics analysis without sexual reproduction in filamentous fungi"), материалы Гвидо Понтекорво, UGC198/7/3/3.

870

Watson, The Double Helix, 83.

В 1946 г. Ледерберг, изучавший тогда медицину в Колледже терапии и хирургии Колумбийского университета, отправился к Эдуарду Тейтему в Йельский университет, чтобы работать над диссертацией в области генетики микроорганизмов. Эти два блестящих ученых изучали генетическую рекомбинацию у бактерий при передаче генетического материала от клетки к клетке {871} . Через год Ледерберг стал профессором Висконсинского университета в Мадисоне, а в 1958 г. вместе с Эдуардом Тейтемом и Джорджем Бидлом получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

871

J. Lederberg and E. L. Tatum, "Gene Recombination in Escherichia coli," Nature 158, no. 4016 (1946): 558; E. L. Tatum and J. Lederberg, "Gene Recombination in the Bacterium Escherichia coli," Journal of Bacteriology 53, no. 6 (1947): 673–84; J. Lederberg and N. D. Zinder, "Genetic Exchange in Salmonella," Journal of Bacteriology 64, no. 5 (1952): 679–99; J. Lederberg, L. L. Cavalli, and E. M. Lederberg, "Sex Compatibility in Escherichia coli," Genetics 37 (1952): 720–31; J. Lederberg, "Genetic Recombination in Bacteria: A Discovery Account," Annual Review of Genetics 21 (1987): 23–46.

Стремительному взлету Ледерберга, который был лишь на три года старше Уотсона, можно было позавидовать. Хотя Джеймс и сам стал нобелевским лауреатом уже в 39 лет, в 1967 г. он сказал: «[Ледерберг] поставил такое огромное множество чудесных экспериментов, что практически никто, кроме Кавалли, не осмеливался работать в той же области. Я слышал, что Джошуа с раблезианским размахом читает лекции по три-пять часов без остановки – ясно, что он enfant terrible. К тому же он обладает богоподобным свойством с каждым годом раздаваться вширь, возможно, чтобы однажды заполнить всю Вселенную» {872} . Памятуя, что отец знаменитого ученого и его дед с материнской стороны были ортодоксальными раввинами, Уотсон пошутил: «Только Джошуа получал некое удовольствие от раввинской сложности, пронизывающей его недавние статьи» {873} . Уотсон предпочитал более понятные объяснения Уильяма Хейса {874} .

872

Watson, The Double Helix, 83.

873

Watson, The Double Helix, 83. Привычка Уотсона насмешничать была заразительна. Ледерберга и терминологию его лекции впоследствии спародировали в шуточном письме редактору Nature о роли киберкинетики на бактериальном уровне; редакторы Nature не поняли, что это шутка, и опубликовали письмо. Boris Ephrussi, James Watson, Jean Weigle, and Urs Leopold, "Terminology in Bacterial Genetics," Nature 171, no. 4355 (April 18, 1953): 701. Письмо вышло в Nature всего на неделю раньше знаменитой статьи Уотсона и Крика о ДНК.

874

Watson, The Double Helix, 83–84; William Hayes, "Recombination in B. coli– 12. Unidirectional transfer of genetic material," Nature 169 (1952): 118–19; William Hayes, "Observations on a transmissible agent determining sexual differentiation in B. coli," Journal of General Microbiology 8 (1953): 72–88; P. Broada and B. Holloway, "William Hayes, 19 January 1913–7 January 1994," Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 42 (1996): 172–89; Roberta Bivins, "Sex Cells: Gender and the Language of Bacterial Genetics," Journal of the History of Biology 33, no. 1 (Spring 2000): 113–39; R. Jayaraman, "Bill Hayes and his Pallanza Bombshell," Resonance, October 2011, 911–21, https://www.ias.ac.in/article/fulltext/reso/016/10/0911–0921.

Вернувшись в середине сентября в Кембридж, Уотсон бросился в университетскую библиотеку и прочел все журнальные статьи Ледерберга, которые только нашел. Подстегиваемый присущим ему соревновательным духом, он скрупулезно искал что-нибудь, что позволило бы «совершить невероятное – утереть нос [Ледербергу] корректной интерпретацией его собственных экспериментов». 27 октября он написал сестре о своих изысканиях: «Если все получится, будет очень здорово, потому что это разрешит существующий уже пять лет парадокс и позволит быстро продвинуться в генетике микроорганизмов… Было бы приятно обойти Джошуа Ледерберга в том, чем он занимается всю свою жизнь (пока что довольно короткую – ему лет 28)» {875} .

875

Письмо Джеймса Уотсона Элизабет Уотсон. 27 октября 1952 г., WFAT, JDW/1/1/22. См. также его письмо Максу Дельбрюку. 23 сентября 1952 г., MDP, ящик 23, папка 21.

Поделиться с друзьями: