ЖАНРЫ

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

Когда он покончил с этим «оригами», уже смеркалось. В воздухе разливалось пение на вечерней церковной службе, напомнив Уотсону, что он уговорился с Поп Приор и ее девушками сегодня вечером сходить в театр на комедию «Соперники» Ричарда Шеридана, персонаж которой по имени миссис Малапроп отличался употреблением неподходящих, но похоже звучащих слов вместо нужных, что выходило смешно {1119} .

В субботу, 28 февраля, Уотсон, придя утром на работу, никого не застал. Он освободил стол от бумаг, сточенных карандашей и грязных чашек, разложил вырезанные накануне картонные «детали» и, выкинув из головы все ранее придуманное, стал по-всякому комбинировать картонки, стараясь сообразить, где могут образовываться водородные связи. Он снова опробовал дорогое своему сердцу соединение подобного с подобным и опять убедился, что оно никуда не ведет {1120} .

1119

Richard Sheridan, The Rivals, in The School for Scandal and Other Plays (London: Penguin, 1988), 29–124.

1120

Watson, The Double Helix, 114.

Существует легенда о том, как древнегреческий математик Архимед (287–212 гг. до н. э.) открыл свой знаменитый закон. Он захотел принять ванну и, погрузившись в воду, заметил, что ее уровень поднялся. Архимед сообразил: объем вытесненной им воды равен объему погруженного в нее тела – и воскликнул: «Эврика!» (греч. ?????? – «Я нашел!») {1121} . Это слово стало символом неожиданного научного открытия. Вскоре после объяснений Донохью о таутомерах азотистых оснований и специфике водородных связей настал и для Уотсона момент воскликнуть «Эврика!», и произошло это не менее эффектно, чем deus ex machina {1122} . Уотсон соединил картонные кето-формы аденина и тимина двумя водородными связями и не поверил своим глазам. Эта комбинация оказалась такой же формы, как и пара «гуанин – цитозин», соединенная хотя бы двумя водородными связями, причем структуры азотистых оснований сошлись в пары совершенно естественно и одинаковая форма пар тоже получилась безо всякой дополнительной подгонки. Уотсон воззвал к Донохью, чтобы тот оценил конфигурацию этих пар оснований {1123} .

1121

Опыты Архимеда по гидростатике известны нам благодаря описанию Витрувия в трактате «Десять книг об архитектуре» (Vitruvius rchitectura libri decem), а именно в Книге IX. Полный текст по изданию Всесоюзной академии архитектуры 1936 г. в переводе Ф. А. Петровского см.:vitruviu.

1122

Deus ex machina – буквально «бог из машины». Технический прием в древнегреческом театре (например, у Еврипида) для неожиданного появления божества; см.: https://ru.wikipedia.org/wiki/Бог_из_машины.

1123

Watson, The Double Helix, 113–14. Уотсон утверждает, что третья водородная связь между гуанином и цитозином рассматривалась, но была отвергнута, поскольку по некоторым кристаллографическим данным можно полагать, что она была бы очень слабой. Однако теперь известно, что между гуанином и цитозином образуются три достаточно сильные водородные связи. L. C. Pauling and R. B. Corey, "Specific Hydrogen-Bond Formation Between Pyrimidines and Purines in Deoxyribonucleic Acids," Archives of Biochemistry and Biophysics 65 (1956): 164–81.

Донохью внимательно рассмотрел картонки и объявил, что не видит в предполагаемой конфигурации никаких недостатков. Когда Уотсон это услышал, его пульс понесся вскачь. Он разгадал загадку правил Чаргаффа! А ведь даже тот, чье имя эти правила носили, не смог с ней справиться. Здесь Донохью, словно оруженосец в пьесе Шекспира, покидает сцену истории открытия ДНК. В 2018 г. Уотсон выразил сожаление: «Мы, конечно, нехорошо поступили по отношению к Джерри Донохью. Его работа была настолько важной, что он мог бы быть нашим соавтором. Это был прорыв. На том раннем этапе развития квантовой химии мало кто знал о кето- и енольных формах» {1124} .

1124

Интервью, взятое автором у Джеймса Уотсона (№ 2) 25 июля 2018 г.

Донохью сыграл свою роль. Теперь Уотсон сосредоточился на том, каким образом обеспечивается равенство количеств пуринов и пиримидинов: для этого необходимо, чтобы аденин всегда связывался только с тимином, а гуанин – с цитозином. Благодаря образованию водородных связей образуется определенная парная структура, повторяющаяся вдоль оси внутри двойной спирали. Это было так просто и изящно! А главное, складывалась удовлетворительная схема репликации, гораздо более разумная, чем позволяло ранее рассматривавшееся соединение оснований в пары по принципу «подобное с подобным», потому что если аденин всегда составляет пару с тимином, а гуанин – с цитозином, значит, последовательности оснований в двух цепях молекулы ДНК комплементарны друг другу: «Последовательность оснований в одной цепи определяется последовательностью оснований во второй цепи двойной спирали. Теперь легко видеть принцип: отдельно взятая цепь может служить матрицей для синтеза цепи с комплементарной последовательностью» {1125} .

1125

Watson, The Double Helix, 114–15.

Словно ожидая Санта-Клауса в канун Рождества, Уотсон стоял на пороге помещения № 103. Как только в дверях показался Крик, он объявил: «Ответ на все вопросы у нас в руках» {1126} . Следуя методу их сотрудничества, согласно которому каждый придерживался здорового скептицизма в отношении идей другого и имел право не оставить от них камня на камне, совершенно не задевая чувств партнера и не навлекая на себя его обиду, Крик внимательно изучил структуру, предложенную Уотсоном. Его тоже поразило очевидное теперь, но тем не менее таинственное совпадение формы пар «аденин – тимин» и «гуанин – цитозин». Как будто все семейство безуспешно билось над кроссвордом, а решил его самый младший член семьи, пока старшие спали {1127} .

1126

Watson, The Double Helix, 115.

1127

Deb Amlen, "How to Solve the New York Times Crossword," New York Times, https://www.nytimes.com/guides/crosswords/how-to-solve-a-crossword-puzzle.

Сравнивая данные рентгеновской кристаллографии с конфигурациями из картонок Уотсона, Крик подтвердил свою догадку о том, что гликозидные связи, соединяющие азотистые основания с сахарными остатками, ориентированы вдоль оси симметрии второго порядка перпендикулярно продольной оси спирали: «Таким образом, обе пары могли переворачиваться, сохраняя направленность гликозидных связей» {1128} . Благодаря стереохимическому подходу Донохью картонные кусочки головоломки Уотсона теперь идеально отображали симметрию C2 элементарной ячейки, описанную Розалинд Франклин в отчете для Совета по медицинским исследованиям, который Перуц показал Крику и Уотсону. Разобравшись в том, что получилось у Уотсона, Крик хлопнул его по спине и воскликнул вне себя от радости: «Смотри – правильная симметрия!» {1129} И Уотсон понял, о чем толковал Крик, когда говорил, что данная цепь может содержать и пурины, и пиримидины. В то же время сахаро-фосфатные остовы двух цепей должны быть противоположно направленными {1130} .

1128

Watson, The Double Helix, 115.

1129

Olby, The Path to the Double Helix, 412.

1130

Watson, The Double Helix, 115.

Предстояло еще немало работы. Нужно было определить, как пары «аденин – тимин» и «гуанин – цитозин» вписываются в конфигурацию сахаро-фосфатного остова, к которой Уотсон и Крик пришли за минувшие две недели. Внутри спирали уотсон-криковские пары оснований вполне умещались. Настал черед Уотсона проявлять осмотрительность – возможно, как полагает Роберт Олби, потому, что, не обладая глубоким пониманием кристаллографии, как Крик, он не разделял его уверенности, которую тот черпал в подтверждении их структуры с симметрией С2 {1131} . Конечно, они оба понимали, что для завершения работы нужна стереохимически удовлетворительная модель. Следовало также учесть, что сам факт существования такой модели слишком важен, чтобы раньше времени поднимать шум {1132} .

1131

Olby, Francis Crick, 167–68.

1132

Watson, The Double Helix, 115.

Вот как раз этому моменту в истории двойной спирали Уотсон приписывает радостное восклицание Крика о раскрытии тайны жизни {1133} . Хотя Фрэнсис отрицал этот эпизод, однако он таки с большой уверенностью объявил о завершении их работы – неважно, каковы были его формулировки, – тогда как вовсе нельзя было исключать риск, что они ошибаются, поэтому Уотсону стало не по себе {1134} . Пятьдесят лет спустя, в годовщину величайшего дня в своей жизни, Уотсон дал интервью Би-би-си. Несмотря на минувшие десятилетия и полученные лавры, он вспоминал его так, словно это было вчера: «Когда мы увидели ответ, нам пришлось себя ущипнуть. Неужели все так складно? Мы пошли перекусить и по дороге уверились, что наше решение верно именно потому, что складно. Открытие было сделано в тот день, а не постепенно в течение недели. Это было просто: твоя идея вдруг становится объяснимой. И не нужно быть выдающимся ученым, чтобы понять, как копируется генетический материал» {1135} .

1133

Watson, The Double Helix, 115.

1134

Watson, The Double Helix, 115.

1135

Ivan Noble, " 'Secret of Life' Discovery Turns 50," BBC News, February 28, 2003, http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/2804545.stm.

[27]

Это красиво!

В начале пятидесятых в Кембридже существовал небольшой, довольно замкнутый клуб биофизиков, называвшийся «Клуб Гарди» – в честь кембриджского зоолога из предыдущего поколения, который занялся физической химией. ‹…› Джима попросили сделать вечерний доклад перед этим избранным обществом. По обычаю докладчика предварительно угощали обедом в Питерхаусе. Кормили там всегда хорошо, но, помимо еды, докладчика накачивали хересом перед обедом, вином во время обеда и, если у него хватало удали согласиться, ликерами после. Я не раз видел, как докладчики пытаются удержаться на плаву и не потерять свою тему в алкогольном тумане. Джим не стал исключением. Несмотря ни на что, он сумел дать довольно внятное описание основных характеристик структуры и данных, подкрепляющих гипотезу, но, когда дело дошло до подведения итогов, он не сдюжил и потерял способность изъясняться. Слегка затуманенным взором он уставился на модель. «Красиво, видите же, как красиво!» – вот все, что он сумел выговорить. Но ведь это была правда…

ФРЭНСИС КРИК {1136}

1136

Francis Crick, What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery (New York: Basic Books, 1988), 78–79. Приглашение на 1 мая 1953 года, встреча членов «Клуба Гарди» в квартире Кендрю в Питерхаус-колледже, во время которой Джеймс Уотсон прочитал статью «Некоторые соображения касательно дезоксирибонуклеиновой кислоты»; письма Джеймса Уотсона Фрэнсису Крику, FCP, PP/CRI/H/1/42/3, ящик 72.

Крик и Уотсон, объявив в пабе Eagle, что они раскрыли тайну жизни, быстро проглотили еду, и не прошло и часа, как вернулись в Кавендишскую лабораторию, где сосредоточились на проработке модели ДНК. Да и можно ли было думать о чем-то еще? До конца дня Крик рассуждал о следствиях из их открытия, порой сам с собой. Временами он прерывал поток слов, чтобы вскочить со стула и повозиться с моделью, после чего, словно новоявленный папаша, отступал и в восхищении любовался ею. Обычно Уотсона развлекало витийство партнера, но сейчас он неодобрительно качал головой, мол, речи Крика не соответствуют принятой в Кембридже сдержанности поведения. Разумеется, никого его критика не обманывала, потому что он и сам трепетал от восторга: «Структура ДНК раскрыта, ответ просто потрясающий, и наши имена будут связаны с двойной спиралью, как имя Полинга – с ?-спиралью» {1137} . В 2018 г. Уотсон словно заново переживал те ощущения: «У меня было чувство – ну, знаете, что я теперь рядом с Дарвином» {1138} .

1137

James D. Watson, The Double Helix: A Personal Account of the Discovery of the Structure of DNA, edited by Gunther Stent (New York: Norton, 1980), 116.

1138

Интервью, взятое автором у Джеймса Уотсона (№ 1) 23 июля 2018 г.

До конца рабочего дня они ограничивались обществом друг друга и вышли из лаборатории лишь в шесть вечера – в это время Eagle открывался по субботам, чтобы кормить посетителей ужином. Сев за свой обычный столик, они обсудили план работ на ближайшие дни. Крик заявил, что критически важны скорость и точность построения трехмерной модели, которая должна отвечать всем стереохимическим требованиям; в частности, длины и углы связей, а также расстояния между атомами должны соответствовать имеющимся данным и теоретическим предпосылкам. Несмотря на восторг, Уотсон не мог унять тревогу, вызванную не только сложностью задачи, но и еще больше опасением, что Лайнус Полинг обнаружит свою ошибку и сообразит про спаривание азотистых оснований прежде, чем они сообщат ему об этом {1139} .

1139

Watson, The Double Helix, 116; см. также: Robert Olby, Francis Crick: Hunter of Life's Secrets (Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2009), 168–69; Robert Olby, The Path to the Double Helix (Seattle: University of Washington Press, 1974), 399–416; Horace Freeland Judson, The Eighth Day of Creation: Makers of the Revolution in Biology (Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2013), 148–52.

Поделиться с друзьями: