Уотсон Джеймс Д. » Двойная спираль

Однако и Фрэнсису и мне было ясно, что модели, имевшиеся в лаборатории, не вполне подходили для нашей цели. Их года за полтора до этого сконструировал Джон для исследования пространственной структуры полипептидной цепи. Точных изображений атомных группировок, характерных для ДНК, среди них не было, как и моделей атомов фосфора или пуриновых и пиримидиновых оснований. Предстояло наспех что-то придумать: заказывать их не было времени. Даже срочное изготовление совершенно новых моделей отняло бы у нас целую неделю, тогда как ответ мы могли получить через день-два. Поэтому, едва войдя в лабораторию, я принялся цеплять к моделям атомов углерода кусочки медной проволоки, тем самым превращая их в более крупные атомы фосфора.  

Но нам были нужны еще и модели неорганических ионов, и в этом заключалась главная трудность. В отличие от прочих составных частей они не подчинялись простым правилам, которые подсказали бы нам, под каким углом расположить соответствующие химические связи. Так что сконструировать правильные модели нам, возможно, удалось бы только, если бы мы знали структуру ДНК. Я, однако, не терял надежды, что Фрэнсис уже что-нибудь придумал и объявит об этом, как только появится в дверях лаборатории. Последний раз мы с ним говорили более восемнадцати часов назад, а дома у него была возможность сосредоточиться – не могло же его отвлечь чтение воскресных газет.  

В десять часов он наконец пришел, но проблемы это не решило. В воскресенье после ужина он снова все продумал, но быстрого решения не нашел. Тогда он перестал его искать и взялся за роман об интимной жизни кембриджских преподавателей. В книге были кое-какие удачные места, но даже самые неудачные страницы позволяли гадать, а не изображен ли здесь кто-то из близких знакомых.  

Тем не менее за утренним кофе Фрэнсис пребывал в полнейшей уверенности, что уже имеющихся экспериментальных данных вполне должно хватить для окончательного решения. Можно исходить из совершенно разных сочетаний фактов и все-таки в конце концов прийти к одинаковым результатам. Не исключено, что проблема будет разрешена, если мы просто займемся наиболее изящной конфигурацией полинуклеотидной цепи. И вот, пока Фрэнсис раздумывал над рентгенограммами, я принялся собирать модели разных атомов в цепи, каждая длиной в несколько нуклеотидов. Хотя природные цепи ДНК очень длинны, создавать нечто громоздкое не имело смысла. Если это действительно спираль, то правильное расположение одной пары нуклеотидов должно автоматически определить расположение всех остальных компонентов.  

К часу дня скучная работа по сборке была закончена, и мы с Фрэнсисом, как обычно, пошли в «Орел», прихватив химика Герберта Гутфрейнда. Джон обедал в Питерхаусе, а Макс всегда уезжал на велосипеде домой. К нам иногда присоединялся Хью Хаксли, работавший под руководством Джона, но последнее время его начали отпугивать въедливые расспросы Фрэнсиса. Перед моим приездом в Кембридж Хью взялся за проблему сокращения мышц, и Фрэнсис тотчас обратил внимание на следующее неожиданное и многообещающее обстоятельство: данные по физиологии мышцы накапливались уже более двадцати лет, а объединить их в стройную картину еще никто не попытался. Чего еще было желать Фрэнсису?  

Схематическое изображение нуклеотида, показывающее, что плоскость основания почти перпендикулярна плоскости, в которой располагается большинство атомов сахара.  

Этот важный факт установил в 1949 году С. Фэрберг, работавший в то время в лондонской лаборатории Бэркбек-колледжа у Дж.Д. Бернала. Впоследствии он построил несколько самых первых пробных моделей ДНК. Но не зная подробностей экспериментов, проводившихся в Кингз-колледже, он строил лишь одноцепочечные структуры. Его представления так и не были приняты во внимание в Кавендишской лаборатории.  

Выискивать нужные факты в непереваренной массе экспериментов ему не приходилось, это уже проделал Хью. И вот обед за обедом объединялись эти факты, рождались теории и держались день-два, а потом Хью удавалось убедить Фрэнсиса, что не устраивающие его результаты, которые он готов был приписать ошибке в эксперименте, на самом деле надежны и незыблемы, как Гибралтарская скала. Теперь Хью смонтировал свой рентгеновский аппарат и надеялся вскоре получить экспериментальные данные, которые разрешили бы спорные вопросы. Но все было бы для него испорчено, если бы Фрэнсис ухитрился правильно предсказать, что именно у него получится.  

Но в этот день Хью ничего не грозило. Когда мы вошли в «Орел», Фрэнсис против обыкновения даже не обменялся обычными громогласными приветствиями с иранским экономистом Эфраимом Эшагом. Весь его вид ясно говорил, что происходит что-то серьезное. Приступить к конструированию модели мы собирались сразу же после возвращения в лабораторию, а сейчас следовало разработать конкретный план действий. И вот за пирогом с крыжовником мы взвесили возможность существования одной, двух, трех и четырех цепей и сразу же отказались от одноцепочечной спирали, поскольку она была бы несовместима с теми данными, которыми мы располагали. Что касается сил, связывающих цепи между собой, то наиболее вероятными нам представлялись солевые мостики, в которых двухвалентные катионы типа Mg2+ удерживают вместе две или более фосфатные группы. Правда, у нас не было никаких сведений о том, что образцы Рози содержали какие бы то ни было двухвалентные ионы, и, следовательно, тут мы могли попасть пальцем в небо. Но, с другой стороны, не было и таких данных, которые противоречили бы нашей догадке.  

Если бы только сотрудники Кингз-колледжа подумали о моделях, им пришлось бы сразу задаться вопросом, с какой именно солью они имеют дело, и мы не оказались бы в столь неприятном положении. Однако при некоторой удаче добавление к сахаро-фосфатному остову ионов магния, а возможно, и кальция быстро дало бы изящную структуру, правильность которой не вызывала бы сомнений.  

Но первые минуты работы с моделями не принесли нам особой радости. Хотя атомов было всего полтора десятка, они то и дело вываливались из неуклюжих зажимов, которым полагалось удерживать их на соответствующем расстоянии друг от друга. Хуже того: складывалось неприятное впечатление, что валентные углы наиболее важных атомов не подчиняются никаким правилам. Ничего хорошего это не обещало.  

Схема, показывающая, как ионы Мg2+скрепляют отрицательно заряженные фосфатные группы в центре сложной спирали.  

Полинг установил строение своей ?-спирали, твердо зная, что пептидные группы плоские. А тут, к нашей большой досаде, как будто получалось, что фосфодиэфирные связи, которые соединяют соседние нуклеотиды в ДНК, почти наверное могут иметь самую разнообразную форму. Во всяком случае, у нас не хватало химической интуиции, чтобы выделить единственную конфигурацию, которая была бы намного изящнее всех других.  

Однако после чая начала складываться форма, которая подняла наше настроение. Три цепи переплетались таким образом, что давали кристаллографический период, равный 28 ? по оси спирали. А на это как раз и указывали рентгенограммы Мориса и Рози. Поэтому, когда Фрэнсис отошел от стола и оглядел плоды наших послеобеденных трудов, он явно успокоился. Правда, некоторые атомы были расположены слишком близко, но ведь подгонка только начиналась. Еще несколько часов работы, и получится вполне приличная модель.  

За ужином в «Зеленой Двери» царило прекрасное настроение. Хотя Одил и не понимала, о чем мы говорим, тот факт, что Фрэнсис второй раз за этот месяц оказывается на пороге важного открытия, не мог ее не радовать. Если и дальше пошло бы так, они скоро разбогатели бы и купили автомобиль. Объяснить Одил суть дела Фрэнсис и не пытался. С той минуты, как она сообщила ему, что земное тяготение действует вверх только на три мили, эта сторона их отношений сложилась раз и навсегда. Одил не разбиралась ни в одной науке и пытаться втолковать ей что-нибудь не имело смысла – монастырское воспитание было непробиваемо. Оставалось только надеяться, что она хотя бы сможет оценить денежную сторону происходящего.  

Поэтому мы говорили о студентке-художнице, которая собиралась выйти замуж за приятеля Одил Хармута Вайля. Это огорчало Фрэнсиса, так как их кружок лишался самой красивой девушки. К тому же у Хармута было немало недостатков. Он был воспитан в традициях немецких университетов, где процветали дуэли. Не говоря уж о том, как искусно он уговаривал многих кембриджских женщин позировать перед объективом его фотоаппарата. Однако женщины были забыты, едва Фрэнсис перед самым утренним кофе влетел в лабораторию. Мы подвигали взад-вперед несколько атомов, и вскоре наша трехцепочечная модель приобрела довольно обоснованный вид. Теперь следовало бы сверить ее с количественными данными, полученными Рози. Вполне естественно, что модель должна была соответствовать общему расположению рефлексов, поскольку основные параметры ее спирали были выбраны с учетом фактов из доклада Рози, которые я сообщил Фрэнсису. Но если модель верна, то она должна еще и дать возможность точно предугадать относительную интенсивность различных рефлексов.  

Мы тут же позвонили Морису. Фрэнсис объяснил, каким образом теория дифракции на спиралях позволила быстро оценить возможные модели ДНК, и сообщил, что мы с ним только что соорудили одну штуку, и она, возможно, явится тем ответом, которого все мы ждем. Лучше всего будет, если он сейчас приедет к нам и сам посмотрит. Однако Морис не ответил ничего определенного и сказал только, что постарается выбраться как-нибудь на неделе. Вскоре после этого разговора к нам заглянул Джон узнать, как отнесся Морис к нашей новости. Фрэнсис не знал, что сказать: Мориса как будто вовсе не заинтересовало то, что мы делали.  

Однако после обеда, в самый разгар работы, раздался телефонный звонок из Кингз-колледжа. Морис сообщил, что приедет завтра утром с поездом 10.10. Приедет не один. С ним будет его сотрудник Уилли Сидз. А главное, на том же самом поезде прибудет и Рози вместе со своим учеником Р.Дж. Гослингом. По-видимому, структура ДНК их все-таки интересовала.  

13  

От вокзала до лаборатории Морис решил добираться на такси. При обычных обстоятельствах он поехал бы на автобусе, но тут их было четверо, что сокращало расход каждого. А кроме того, его ничуть не прельщала перспектива дожидаться автобуса в обществе Рози. Это только ухудшило бы и без того неприятную ситуацию. Его попытки что-то наладить кончились ничем, и даже сейчас, когда им всем грозило горькое разочарование, Рози по-прежнему игнорировала его присутствие и разговаривала только с Гослингом. С первых же минут стало ясно, что они не выступают единым фронтом – Морису казалось, что в подобном щекотливом положении не следует сразу же брать быка за рога, но Рози приехала не для того, чтобы заниматься пустословием, и немедленно захотела узнать, как обстоит дело.  

Макс и Джон не собирались оттеснять Фрэнсиса на второй план. Это был его день, поэтому, поздоровавшись с Морисом, они сослались на срочную работу и ушли в свой кабинет. Мы с Фрэнсисом заранее условились, что сообщим о наших результатах в два приема. Сначала Фрэнсис обрисует преимущества спиральной теории, а затем мы уже вместе объясним, как пришли к данной модели ДНК. Потом можно будет отправиться в «Орел», а во второй половине дня обсудить, как всем вместе продолжать работу над окончательным разрешением проблемы.  

Вначале все шло точно по программе. Фрэнсис не видел оснований преуменьшать возможности своей теории и за несколько минут объяснил, каким образом бесселевы функции позволяют получить нужные ответы. Однако никто из гостей, казалось, не разделял восторгов Фрэнсиса. Морис вместо того, чтобы заняться изящными уравнениями, поспешил подчеркнуть тот факт, что эта теория не содержит ничего нового по сравнению с расчетами, которые гораздо раньше проделал без всякой шумихи его коллега Стоукс. Стоукс решил эту проблему как-то вечером в поезде по дороге домой, а утром записал – на всю теорию ему потребовался небольшой листок бумаги.  

Рози нисколько не интересовало, кому именно принадлежит приоритет создания теории, и пока Фрэнсис разглагольствовал, она раздражалась все больше и больше. Эта лекция не имела ни малейшего смысла, так как, по ее мнению, не существовало никаких данных, которые указывали бы на то, что ДНК – спираль. Так это или не так, покажут дальнейшие рентгеноструктурные исследования. На модель она смотрела с полным пренебрежением. В доказательствах Фрэнсиса не было ничего, что оправдывало бы весь этот шум. А когда мы перешли к ионам Мg2+, которые связывали фосфатные группы нашей трехцепочечной модели, она резко заявила нам, что ионы Мg2+были бы окружены плотной оболочкой из молекул воды и потому никак не могут обеспечивать стабильность структуры.  

Как ни печально, ее возражения порождало не просто упрямство. На этой стадии выяснилось одно довольно неприятное обстоятельство: я неверно запомнил данные о содержании воды в использованных Рози образцах ДНК. Приходилось смириться с тем досадным фактом, что истинная модель ДНК должна содержать по меньшей мере в десять раз больше воды. Отсюда вовсе не следовало, что мы ошиблись – при некотором везении эту лишнюю воду можно было втиснуть в свободные места на периферии нашей спирали. Но, с другой стороны, нельзя было не признать что наша система доказательств оказалась весьма уязвимой. Как только выяснилось, что содержание воды должно быть гораздо больше, число возможных моделей ДНК сразу же угрожающе возросло.  

Хотя в «Орле» Фрэнсис и завладел разговором, он уже не чувствовал себя мудрым учителем, поучающих бедных провинциальных детишек, которым до этого никогда не приходилось иметь дело с первоклассным интеллектом. Всем было ясно, у кого на руках козыри. Оставалось одно: извлечь из этого дела хоть какую-то пользу и договориться о серии новых экспериментов. В частности, всего за несколько недель можно было бы установить, зависит ли структура ДНК от каких-то конкретных ионов, нейтрализующих отрицательно заряженные фосфатные группы. Это рассеяло бы гнетущую неуверенность относительно роли ионов Mg. После этого можно было бы снова взяться за моделирование – в случае удачи еще до рождества.  

Однако на обратном пути к Кингз-колледжу, откуда мы прошли к Тринити, выяснилось, что нам никого не удалось обратить в нашу веру. Рози и Гослинг заняли непоколебимо воинственную позицию: они ничего не станут менять в своих планах из-за того, что, проехав пятьдесят миль, наслушались всякого детского лепета. Морис и Уилли Сидз, казалось, готовы были проявить некоторую сговорчивость, но, возможно, просто в пику Рози.  

Когда мы вернулись в лабораторию, положение не исправилось. Фрэнсис не хотел сдаваться сразу и принялся рассуждать об отдельных деталях нашего метода моделирования. Но он скоро сник, так как выяснилось, что, кроме меня, никто этого разговора не поддерживает. К тому же ни ему, ни мне не хотелось даже смотреть на нашу модель. Ее великолепие поблекло, и наспех сооруженные атомы фосфора не подавали никаких надежд, что из них когда-нибудь удастся составить что-то стоящее. И когда Морис заметил, что они, если поторопятся, еще успеют попасть на автобус к поезду 3.40, мы быстро распрощались.  

14  

Известие о полной победе Рози очень быстро просочилось наверх к Брэггу. Нам оставалось лишь хранить невозмутимый вид, так как случившееся неопровержимо свидетельствовало о том, что Фрэнсис мог бы добиваться более значительных и быстрых результатов, если бы иногда ухитрялся держать язык за зубами. Последствия предугадать было нетрудно. Явно настал подходящий момент, чтобы начальство Мориса обсудило с Брэггом вопрос о том, имеет ли смысл Крику и этому американцу дублировать серьезную работу Кингз-колледжа с ДНК.  

Сэр Лоуренс был сыт Фрэнсисом по горло и, разумеется, не удивился, что тот снова поднял ненужную шумиху. Следующего взрыва можно было ожидать по какому угодно поводу. При таком положении вещей Фрэнсис вполне мог проторчать в лаборатории еще пять лет, так и не собрав достаточно материала для хорошей диссертации. Малоприятная перспектива терпеть Фрэнсиса до конца своего пребывания на посту руководителя лаборатории была не по силам Брэггу, да и любому человеку с нормальными нервами. К тому же Брэгг слишком долго пребывал в тени своего знаменитого отца – большинство людей даже считало, без всяких на то оснований, что закон Брэгга открыл его отец, а вовсе не он. И вот теперь, когда он мог бы спокойно наслаждаться всеми преимуществами, занимая самый почетный в научном мире пост ему приходится нести ответственность за возмутительные выходки несостоявшегося гения.