Тайна жизни: Как Розалинд Франклин, Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли структуру ДНК
Шрифт:
Перспектива того, что Полинг совершит очередной потрясающий прорыв, поразила Уотсона в самое сердце. Чтобы унять расходившиеся нервы, следующие несколько дней он работал с Хейсом над совместной статьей о проблеме пола и обмене генетической информацией у бактерий, которая могла бы составить конкуренцию публикациям Джошуа Ледерберга.
Но все занятия были отставлены утром 28 января, когда почтальон доставил в Кавендишскую лабораторию на Фри-Скул-лейн два конверта, в каждом из которых находилась статья Полинга {942} . Брэгг, вместо того чтобы передать ее Максу Перуцу, сунул в кучу рукописей, которые присылали авторы, желающие получить его одобрение. Возможно, он надеялся обойтись без страстей, которые, несомненно, разыгрались бы, если бы Перуц показал статью Полинга Крику и Уотсону, и хотел, чтобы Крик закончил наконец диссертацию, тем более что через восемь месяцев Фрэнсис должен был уехать на год в Политехнический институт Нью-Йоркского университета в Бруклине {943} . Как Уилкинс считал дни до момента, когда Розалинд Франклин исчезнет из его окружения, так Брэгг с нетерпением ждал возможности спокойно работать, не слыша «кинжального» смеха Крика {944} .
942
Лайнус Полинг выслал рукопись Питеру и Брэггу 21 января 1952 г.; она была получена 28 января. Victor K. McElheny, Watson and DNA: Making a Scientific Revolution (New York: Perseus, 2003), 49–50.
943
Cynthia Sanz, "Brooklyn's Polytech: A Storybook Success," New York Times, January 5, 1986, 26.
944
Erwin Chargaff, "A Quick Climb Up Mount Olympus," review of The Double Helix by James D. Watson, Science 159, no. 3822 (1968): 1448–49.
Питер Полинг вспоминал: «Я понятия не имел, что такое ген… [и поскольку статья отца] была для меня бессмыслицей, я отдал ее Джиму и Фрэнсису, которым она, судя по всему, была важна» {945} . Изложение Уотсона более драматичное. Едва Питер перешагнул порог помещения № 103, Джеймс почувствовал, что вот-вот произойдет нечто важное. Питер обстоятельно поведал Уотсону и Крику о предложенной его отцом тройной спирали с сахаро-фосфатным остовом внутри, что было похоже на модель, придуманную ими годом ранее, которую Розалинд Франклин безапелляционно забраковала. Уотсон упал духом: «Мы уже могли бы снискать почет и славу за великое открытие, если бы Брэгг не остановил нас». Не успел Крик попросить разрешения взглянуть на рукопись, как Уотсон уже выдернул ее из кармана пиджака Питера Полинга {946} . Вне себя от волнения, он пробежал вводную часть и описание методов исследования в поисках рисунков тройной спирали, чтобы увидеть, как именно расположены в ней ключевые атомы ДНК.
945
Pauling, "DNA: The Race That Never Was?," 559.
946
Watson, The Double Helix, 93; по словам Питера Полинга, он просто дал рукопись Уотсону и Крику; см.: Pauling, "DNA: The Race That Never Was?," 559.
Есть разные типы научных открытий. Больше всего восхищает взявшееся словно бы ниоткуда верное решение проблемы, вдруг открывшееся понимание механизма происходящего, невероятный прорыв, в результате которого все сразу встает на свои места. Но важно бывает и доказать, что вроде бы замечательное открытие ошибочно, что соперник в научном поиске не прав. Модель ДНК Полинга могли объективно оценить лишь несколько человек в мире – не больше, чем пианистов, способных сыграть Третий концерт Рахманинова для фортепиано с оркестром. Одним из этих немногих был Джеймс Уотсон {947} .
947
Horace Freeland Judson, The Eighth Day of Creation: Makers of the Revolution in Biology (Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2013), с. 133–35; см. также: Thomas Hager, Force of Nature: The Life of Linus Pauling (New York: Simon and Schuster, 1995), 416–25.
Он почти сразу понял, что в «концерте» Полинга слишком много фальшивых нот и неуклюжих каденций. Хотя Полинг и Кори заявили, что впервые точно описали структуру нуклеиновой кислоты, в их статье признавалось, что предложенную структуру нельзя считать доказанной {948} . Новых данных они не представили, а для построения модели использовались рентгенограммы, полученные еще Уильямом Астбери полтора десятилетия тому назад, которые превосходили по качеству их собственные снимки (не говоря уже об изображениях, полученных Розалинд Франклин, которые Полинг пока не изучил). Эти недостатки не смущали Полинга, его научный авторитет и популярность перекрывали их {949} .
948
L. C. Pauling and R. B. Corey, "A Proposed Structure for the Nucleic Acids," Proceedings of the National Academy of Sciences 39 (1953): 84–97.
949
Howard Markel, "Science Diction: The Origin of Chemistry," Science Friday/Talk of the Nation, NPR, August 26, 2011, https://www.npr.org/2011/08/26/139972673/science-diction-the-origin-of-chemistry.
В трехцепочечной модели ДНК Полинга имелись три существенные ошибки. Первая – слишком плотная упаковка атомов трех спиральных цепей при расположении сахаро-фосфатного остова внутри спирали, а азотистых оснований снаружи. Модель должна была гарантировать стабильность структуры и в то же время достаточную близость атомов друг к другу. Полинг признавал чрезмерную плотность, и это было отражено в препринте статьи, однако продолжал рассматривать модель как вполне вероятную {950} .
950
Judson, The Eighth Day of Creation, 135.
Вторая ошибка, по мнению Уотсона, такова, что «если бы подобную ошибку допустил студент, его сочли бы недостойным обучаться на химическом факультете Калифорнийского технологического института», а именно: фосфатные группы в модели Полинга не ионизованы, в каждой имеется связанный атом водорода, а следовательно, нет суммарного электрического заряда; эти атомы водорода образовывали водородные связи, удерживавшие вместе три переплетенные цепи {951} . Иными словами, модель Полинга игнорировала основное свойство нуклеиновой кислоты – что это именно кислота. Как сказал Уотсон, «нуклеиновая кислота Полинга в каком-то смысле вообще не была кислотой» {952} . Но так быть не могло. Водородные связи необходимы, чтобы удерживать вместе переплетенные цепи, сколько бы их ни содержала молекула ДНК – две, три или четыре, иначе структура будет нестабильна.
951
Watson, The Double Helix, 94.
952
Watson, The Double Helix, 94.
Исходя из химических свойств нуклеиновых кислот, Уотсон решил, что в фосфатных группах ДНК нет связанных атомов водорода и что в физиологических условиях отрицательный заряд фосфатных групп нейтрализуется за счет связывания с положительно заряженными ионами натрия или магния. Уотсон недоумевал, почему опытнейший химик Лайнус Полинг пришел к противоположному выводу {953} .
Крика тоже это удивило. Сначала он пытался толковать сомнения в пользу Полинга. Что, если у него есть революционная теория поведения кислот и оснований в биологических макромолекулах? Но тогда почему в его статье эта теория никак не объясняется? Почему нет двух статей: первой – с описанием его новой теории, второй – демонстрирующей, как она используется для объяснения структуры ДНК? Нет, ни о чем подобном Полинг нигде не пишет, значит, заключили Уотсон и Крик, он искренне заблуждается {954} . И они немного успокоились, уверившись, что они еще в игре {955} .
953
Watson, The Double Helix, 93.
954
Watson, The Double Helix, 94.
955
Watson, The Double Helix, 94.
Тот факт, что Полинг ошибся в химии, казался слишком невероятным, чтобы хранить его в секрете дольше нескольких минут. Джеймс и Фрэнсис кинулись в вирусологическую лабораторию Роя Маркема за подтверждением. Маркем их не разочаровал, проявив вполне понятное злорадство по адресу Полинга {956} . Не успел Маркем угостить их рассказом об оплошностях других коллег, как Уотсон унесся к химикам-органикам, где услышал желанные слова: «ДНК – это кислота» {957} .
956
Watson, The Double Helix, 94.
957
Watson, The Double Helix, 94.
Третьей, самой серьезной проблемой модели Полинга было то, что трехцепочечная структура никак не проясняла, каким образом она работает при делении клетки, как упорядоченно и предсказуемо передается генетическая информация. Модель Полинга не согласовывалась с правилами Чаргаффа, согласно которым соотношение пуринов (аденина и гуанина) к пиримидинам (тимину и цитозину) составляет 1:1. Как выразился в связи с этим Хорас Джадсон, «модель безмолвствовала. Она ничего не объясняла… и из нее не следовало ничего, что проливало бы свет на загадку генов» {958} .
958
Judson, The Eighth Day of Creation, 135.
Обежав коллег и хорошенько посмеявшись над Полингом, Уотсон и Крик отправились в комнату отдыха Кавендишской лаборатории, где, как обычно, чаевничали Макс Перуц и Джон Кендрю. Крик стал взахлеб объяснять ошибки трехцепочечной модели. Веселье резко оборвалось, так как присутствующие сообразили: как только статья Полинга будет опубликована, все в тесном научном сообществе поймут то же, что и Уотсон с Криком. Это означало, что у них есть не больше полутора месяцев на решение задачи, прежде чем Лайнус Полинг возобновит поиски решения {959} .
959
Watson, The Double Helix, 94.
И тогда, словно подводная лодка из холодных седых вод Атлантики, всплыл вопрос о том, как поставить в известность о происходящем Мориса Уилкинса. Кто сообщит ему о статье Полинга? Следует ли им предупредить его? Если позвонить ему сейчас же, не подскажет ли ему восторг в их голосе, что они имеют шансы? Уотсон и Крик были не готовы сотрудничать ни с кем за пределами Кембриджа. Никуда не делись и мораторий Брэгга, и собственническое отношение Джона Рэндалла к исследованию ДНК. Скорее всего, Рэндалл просто взорвется, если узнает, что творится в каких-то пятидесяти милях от его лаборатории.