Уотсон Джеймс Д. » Двойная спираль

На следующее утро я проснулся в чудесном настроении. В «Лакомку» я шел не торопясь, любуясь готическими шпилями часовни Кингз-колледжа, четко вырисовывавшимися на фоне весеннего неба. Ненадолго я остановился, чтобы поглядеть на недавно подновленный корпус Гиббса, великолепный образчик архитектуры XVIII века, и подумал, что своим успехом мы во многом обязаны тем долгим ничем не примечательным промежуткам времени, когда просто гуляли среди колледжей или втихомолку просматривали новые книги, поступавшие в лавку Хеффера. С удовольствием почитав «Таймс», я направился в лабораторию, где Фрэнсис, который на этот раз пришел бесспорно раньше меня, раскладывал картонные пары оснований вдоль воображаемой оси. Измерения как будто подтверждали, что и те и другие пары оснований прекрасно войдут в конфигурацию остова. Позже к нам заглянули по очереди Макс и Джон, чтобы посмотреть, по-прежнему ли мы уверены, что не ошибаемся. Каждому из них Фрэнсис прочитал краткую, но обстоятельную лекцию, а я во время второй сбегал вниз, в мастерскую, узнать, не могут ли там закончить изготовление пуринов и пиримидинов еще до конца дня.  

Достаточно было одной просьбы, и через два часа последняя пайка была завершена. Мы сразу же пустили блестящие металлические пластинки в дело и принялись строить модель, в которой впервые были налицо все компоненты ДНК. Примерно за час я расположил атомы так, как того требовали и рентгенографические данные и законы стереохимии. Получилась правозакрученная двойная спираль с противоположным направлением цепей. С моделью удобнее работать одному, и Фрэнсис не вмешивался до тех пор, пока я не отступил назад и не сказал, что, по-моему, все подошло. Хотя один межатомный промежуток оказался немного короче оптимального, он согласовывался с некоторыми опубликованными величинами и не вызывал у меня тревоги. Фрэнсис повозился с моделью минут пятнадцать и не нашел никаких ошибок. Правда, временами он хмурился, и тогда у меня падало сердце. Но всякий раз он приходил к выводу, что все верно, и принимался проверять следующее межатомное расстояние. Когда мы отправились ужинать к Одил, все выглядело прекрасно. За столом разговор вертелся вокруг того, как будет лучше всего сообщить о нашем открытии. В первую очередь, конечно, надо было поставить в известность Мориса. Но памятуя о позапрошлогоднем фиаско, мы решили держать все в секрете от Кингз-колледжа до тех пор, пока не получим точных координат всех атомов. Ведь ничего не стоило так подогнать межатомные промежутки, что каждый из них выглядел бы почти приемлемым, но все в целом оказалось бы энергетически невозможным.  

Схематическое изображение двойной спирали.  

Ее наружная поверхность образована двумя переплетенными сахаро-фосфатными цепями, в то время как в центре расположены плоские пары оснований, соединенные водородными связями. Представленная в таком виде структура напоминает винтовую лестницу с парами оснований вместо ступенек.  

Мы были уверены, что избежали подобной ошибки, но на наше суждение могла повлиять заманчивость комплементарной молекулы ДНК с точки зрения биологии. Поэтому следующие несколько дней мы решили потратить на то, чтобы замерить относительное расположение всех атомов одного из нуклеотидов. Благодаря спиральной симметрии размещение атомов в одном нуклеотиде автоматически определило бы положение всех остальных.  

После кофе Одил спросила, придется ли им все таки ехать в бруклинскую ссылку, если наше открытие действительно так сенсационно, как все говорят. Может быть, следует остаться в Кембридже и решать другие столь же важные проблемы? Я пытался успокоить ее, объясняя, что далеко не все американцы носят короткую прическу, так же как не все американские женщины ходят по улицам в белых носках. Тут я допустил дипломатический просчет, упомянув, что величайшее преимущество Штатов – огромные просторы, куда никто не ездит. Одил пришла в ужас при мысли, что она столько времени пробудет вдали от модно одетых людей. Вместе с тем ей трудно было поверить, что я не шучу, так как я совсем недавно заказал портному облегающую спортивную куртку, совершенно непохожую на мешки, которые обычно напяливают на себя американцы.  

На следующее утро Фрэнсис опять явился в лабораторию раньше меня. Когда я вошел, он уже закреплял модель на стойке, чтобы определять координаты атомов. Пока он двигал атомы взад-вперед, я сидел на столе и сочинял в уме письма, которые скоро напишу, сообщая, что мы обнаружили кое-что интересное. Иногда Фрэнсис недовольно хмурился: ему требовалась моя помощь, чтобы модель не развалилась, пока он переставляет зажимы, а я, занятый своими мечтами, ничего не замечал.  

Теперь мы уже знали, что я совершенно напрасно поднимал шум из-за ионов Mg2+. Скорее всего, Морис и Рози были правы, утверждая, что имеют дело с натриевой солью ДНК. Но при внешнем сахаро-фосфатном остове вопрос о соли терял значение: в двойную спираль легко укладывалась любая из них.  

Днем к нам впервые заглянул Брэгг. Последние дни он лежал дома с гриппом и, находясь еще в постели, услышал, что мы с Криком придумали остроумную структуру ДНК, которая может оказаться очень важной для биологии. Вернувшись в лабораторию, он в первую же свободную минуту отправился к нам, чтобы убедиться в этом своими глазами. Он сразу же заметил комплементарность обеих цепей и понял, что соответствие числа пар аденина с тимином и гуанина с цитозином логически вытекает из регулярно повторяющейся формы сахаро-фосфатного остова. Так как он ничего не знал о правилах Чаргаффа, я сообщил ему экспериментальные данные, касающиеся соотношения оснований, и заметил, что на него произвела большое впечатление мысль о возможной их роли в репликации генов. Когда дело дошло до рентгеноструктурных результатов, он понял, почему мы еще не уведомили об открытии группу из Кингз-колледжа.  

Его, однако, встревожило, что мы до сих пор не спросили мнения Тодда. Хотя мы и сказали, что с органической химией у нас все в порядке, это его не успокоило. Бесспорно, перепутать химические формулы мы вряд ли могли, но Фрэнсис говорил так быстро, что Брэгг сомневался, способен ли он вообще остановиться, чтобы можно было усвоить нужные факты. Поэтому мы обещали пригласить Тодда сразу же, как получим координаты атомов. Окончательное уточнение координат было закончено на следующий вечер. Не располагая точными рентгеноструктурными данными, мы не были уверены, что избранная нами конфигурация абсолютно правильна. Но это нас не беспокоило, так как мы хотели лишь установить, что хотя бы одна данная двухцепочечная комплементарная спираль стереохимически возможна. Иначе нам могли возразить, что хотя наша идея и изящна, но форма сахаро-фосфатного остова этого не допускает. К счастью, теперь мы знали, что это не так, и отправились обедать, уверяя друг друга, что такая изящная структура просто должна существовать. Теперь, когда напряжение осталось позади, я отправился играть в теннис с Бертраном, сказав Фрэнсису, что ближе к вечеру напишу про двойную спираль Луриа и Дельбрюку. Мы договорились также, что Джон Кендрью позвонит Морису и пригласит его посмотреть, что соорудили мы с Фрэнсисом. Ни Фрэнсису, ни мне не хотелось брать это на себя: утром Фрэнсис получил от Мориса письмо, в котором тот сообщал, что берется теперь вплотную за ДНК и намерен особое внимание уделить постройке модели.  

Первая демонстрационная модель двойной спирали (расстояние дано в ангстремах).  

28  

Морису понадобилось не больше минуты, чтобы оценить модель. Он уже слышал от Джона, что модель двухцепочечная и скрепляется парами оснований А-Т и Г-Ц; поэтому он сразу же углубился в подробности. То, что цепей две, а не три, его не смутило, так как данные, как будто говорившие в пользу последнего предположения, никогда не были очень четкими. Пока Морис молча созерцал наше металлическое сооружение, Фрэнсис, стоя рядом, то принимался очень быстро рассказывать, какую рентгенограмму должна дать такая структура, то вдруг умолкал, соображая, что Морис хочет рассматривать двойную спираль, а не выслушивать лекцию по кристаллографии, которую он может прочесть и сам. Наше решение взять гуанин и тимин в кето-форме сомнению не подвергалось: иначе пары оснований не получились бы. Устные доводы Джерри Донохью Морис выслушал так, словно это были азбучные истины.  

Возможный механизм репликации ДНК с учетом комплементарных последовательностей оснований в обеих цепях.  

Никто не упомянул о том, как нам повезло, что в одном кабинете с нами работал Джерри, но это было очевидно всем. Если бы не он, я, возможно, все еще мучился бы с парами одинаковых оснований. В лаборатории Мориса химиков-структурщиков не было, и некому было сказать, что картинки в учебниках врут. Если бы не Джерри, только Полинг мог бы сделать правильный выбор и разобраться в его последствиях.  

Теперь нам предстояло серьезно сравнить экспериментальные рентгенографические данные с дифракционной картиной, которую можно было предсказать по нашей модели. Морис поехал в Лондон, сказав, что скоро измерит нужные рефлексы. В его голосе не было и следа горечи, и я почувствовал большое облегчение. До его прихода я опасался, что он будет расстроен тем, что мы отняли у него часть славы, которая должна была бы вся достаться ему и его молодым сотрудникам. Но на его лице не было досады, и под его обычной сдержанностью пряталось радостное возбуждение при мысли, какую огромную пользу биологии принесет эта структура.  

Уже через два дня Морис позвонил нам и сказал, что, как убедились они с Рози, рентгенографические данные явно подтверждают существование двойной спирали. Они спешно готовят статью о своих результатах и хотели бы опубликовать ее одновременно с нашим сообщением о парах оснований. Быстрее всего такой материал мог опубликовать журнал «Нэйчур»: если Брэгг и Рэндол решительно поддержат наши статьи, они будут напечатаны не позже чем через месяц со дня представления. Однако в Кингз-колледже готовилась не одна статья, а две, так как Рози и Гослинг хотели сообщить о своих результатах отдельно от Мориса и его сотрудников.  

То, что Рози сразу же одобрила нашу модель, сначала меня очень удивило. Ведь я опасался, что, попав в ловушку собственных возражений против спирали, она со свойственным ей упрямством раскопает какие-нибудь не относящиеся к делу данные, которые вызовут сомнения в правильности нашей двойной спирали. Однако Рози, как и почти все остальные, оценила прелесть таких пар оснований и согласилась с тем, что эта структура слишком изящна, чтобы не оказаться истинной. К тому же еще до того, как она узнала о нашем предположении, рентгенографические данные наталкивали ее на мысль о спиральной структуре, хотя она и не желала этого признать. По ее данным остов молекулы должен был располагаться снаружи, а поскольку основания должны были быть соединены водородными связями, единственность пар А-Т и Г-Ц была фактом, с которым она не видела смысла спорить.  

В то же время ее раздражение против меня и Фрэнсиса прошло. Сначала мы побаивались говорить с ней о двойной спирали, помня тягостный характер наших предыдущих встреч. Но когда Фрэнсис ездил в Лондон, чтобы обсудить с Морисом подробности рентгенограмм, он заметил, что ее отношение к нам изменилось. Думая, что Рози не желает иметь с ним дела, он обращался в основном к Морису, но постепенно выяснилось, что Рози не прочь посоветоваться с ним по кое-каким вопросам кристаллографии и готова сменить неприкрытую враждебность на разговор равных. Рози с очевидным удовольствием показала Фрэнсису свои данные, и он впервые смог убедиться, насколько обоснованными были ее утверждения о том, что сахаро-фосфатный остов находится снаружи молекулы. Таким образом, ее прежняя категоричность опиралась на вполне достоверные научные результаты, а вовсе не вызывалась тупым упрямством феминистки. Несомненно, перемена в Рози объяснялась и еще одним обстоятельством: она убедилась, что мы ратовали за постройку моделей из серьезных научных соображений и вовсе не искали предлога избежать кропотливой работы, необходимой для честной научной карьеры. Нам же стало ясно, что трения между ней и Морисом с Рэндоллом возникали из-за ее во многом вполне понятной потребности чувствовать себя равной с теми, с кем она работала. Почти сразу же после прихода в лабораторию Кингз-колледжа Рози восстала против ее иерархического духа, оскорбленная тем, что ее блестящий талант кристаллографа не получал официального признания.  

Из двух писем, пришедших на той же неделе из Пасадены, мы узнали, что Полинг все еще не нащупал верного решения. Первое письмо было от Дельбрюка, который сообщал, что Лайнус только что сделал на семинаре доклад о своем новом уточнении структуры ДНК. Оказывается, рукопись, посланная им в Кембридж, была опубликована до того, как его сотрудник Р. Кори смог точно измерить межатомные промежутки, что было совсем непохоже на Полинга. Когда же измерения были произведены, они обнаружили несколько неприемлемых контактов, которые нельзя было устранить мелкими перемещениями. Таким образом, модель Полинга оказалась невозможной и по чисто стереохимическим соображениям. Однако он надеялся спасти положение с помощью изменений, предложенных его сотрудником Вернером Шомейкером. В пересмотренном варианте атомы фосфата были повернуты на 45°, благодаря чему водородную связь образовывала другая группа кислородных атомов. После доклада Лайнуса Дельбрюк сказал Шомейкеру, что не убежден в правоте Полинга, так как получил от меня письмо с сообщением, что у меня появилась новая идея о структуре ДНК.  

Уотсон и Крик у модели ДНК.  

Слова Дельбрюка были немедленно переданы Полингу, который тут же написал мне письмо. Первая его часть выдавала скрытое беспокойство: в ней ничего не говорилось о сути дела, и она содержала только приглашение на конференцию по белкам, к которой он решил добавить еще и доклады о нуклеиновых кислотах. Потом он все же раскрывал карты и просил сообщить подробности изящной новой структуры, о которой я писал Дельбрюку. Читая это письмо, я вздохнул с облегчением, сообразив, что в момент доклада Лайнуса Дельбрюк еще не знал о комплементарной двойной спирали. Он имел в виду не ее, а идею соединения подобного с подобным. К счастью, к тому времени, как мое письмо дошло до Калифорнийского технологического института, наши пары оснований уже сложились. Если бы не это, я оказался бы в ужасном положении: мне пришлось бы сообщить Дельбрюку и Полингу, что я поспешил написать им об идее, возникшей у меня всего за двенадцать часов до этого и прожившей лишь двадцать четыре часа.  

В конце недели к нам из химической лаборатории с официальным визитом явился Тодд с молодыми сотрудниками. Хотя за последнюю неделю Фрэнсис по нескольку раз на день повторял свой беглый обзор структуры и вытекающих из нее последствий, он делал это с неослабевающим жаром. Наоборот, увлеченность Фрэнсиса возрастала с каждым днем, и, заслышав его голос при появлении в лаборатории новых лиц, мы с Джерри обычно уходили, пока не закончится их обращение в нашу веру и не станет возможным хотя бы отдаленное подобие работы. Но Тодд – это было совсем другое дело: я хотел, чтобы он при мне сказал Брэггу, что мы выполнили его совет относительно химии сахаро-фосфатного остова, Тодд тоже согласился с кето-конфигурациями, сказав, что его приятели-органики чисто произвольно рисуют енольные группы. Потом он поздравил нас с Фрэнсисом с тем, что нам удалось проделать отличное химическое исследование, и ушел.  

Вскоре я на неделю уехал в Париж. Об этой поездке к Борису и Гарриетт Эфрусси я договорился еще несколько недель назад. Поскольку основная часть нашей работы как будто была закончена, я не видел смысла откладывать поездку, тем более что я бы первым рассказал в лабораториях Эфрусси и Львова о двойной спирали. Однако Фрэнсис был недоволен и сказал, что такую важную работу нельзя бросать на целую неделю. Но мне было не до серьезности; к тому же Джон как раз показал нам с Фрэнсисом письмо от Чаргаффа, где упоминались и мы. В постскриптуме Чаргафф спрашивал Джона, чем сейчас занимаются его клоуны от науки.