Книга Таинственный геном человека - Фрэнк Райан

Полные энтузиазма относительно моделирования, Уотсон и Крик объяснили методику Уилкинсу. Передавая ему бразды правления исследованиями ДНК, они даже одолжили ему свои детали, из которых собирались важные элементы моделей. Но не только Франклин отказалась работать с Уилкинсом — группа из Кингс-колледжа проигнорировала возможность применить на практике технику моделирования, разработанную Полингом. И вот теперь, в этот критически важный момент, Крик и Уотсон обнаружили, что Франклин покидает Кингс-колледж и оставляет работу над волокнами ДНК, а Уилкинс также прекращает всякую исследовательскую деятельность (по его словам, чтобы выждать, пока осядет пыль после отъезда Франклин, и начать все заново).

Уотсон имел все основания полагать, что Полинг, уязвленный собственной ошибкой с тройной спиралью ДНК, теперь занимался этой проблемой с удвоенной силой и наверняка работал над новым молекулярным подходом. После жаркого спора в Кингс-колледже Уилкинс и Уотсон отправились пообедать и выпить бутылочку шабли, но их застольная беседа не стала ни для одного из них источником вдохновения. Для Уотсона ключевой теоретический вопрос заключался не в том, является ли молекула ДНК спиралью, а в том, состоит она из двух или трех цепочек. Уилкинсу все еще больше нравился второй вариант, но, насколько понимал Уотсон, его рассуждения не были идеально верными. Поздно вечером Уотсон доехал на велосипеде от железнодорожной станции до Кембриджа и перелез на территорию колледжа через задние ворота. Тогда он уже принял решение построить модель из двух цепочек. Судя по всему, его веселый настрой на следующее утро передался и Крику, который, согласившись с этим планом, отметил, что важные биологические объекты всегда ходят парами.

Именно этого озарения (а решение Уотсона о концентрации усилий на двойной спирали трудно объяснить чем-то еще) и не хватало для интерпретации данных Чаргаффа и идей Крика о саморепликации ДНК. Учитывая положение дел в Кингс-колледже, даже Брэгг посчитал разумным разрешить этим непослушным молодым ученым вернуться к работе над загадкой гена, так как это могло принести группе победу над его собственным академическим противником Полингом.

Крик и Уотсон срочно начали моделирование. Уотсон занимался созданием масштабированных моделей различных химических веществ, входящих в состав ДНК, — четырех нуклеотидов (А, Г, Ц и Т), фосфата и сахара дезоксирибозы. Упорствуя в своем мнении, что ось, вероятно, состоящая из фосфата и сахара, должна находиться внутри молекулы, Уотсон попытался сконструировать новую модель на основе этого представления. Но Крик, «адвокат дьявола» в их паре, настаивал, что такое строение не соответствует данным рентгеновских исследований. И Франклин, и Гослинг в один голос уверяли, что фосфатный хребет должен быть расположен снаружи. Уотсон признавался, что попросту игнорировал это мнение, так как оно слишком облегчало моделирование и увеличивало количество возможных вариантов. Но теперь, убежденный доводами Крика, он решил поместить конструкцию из фосфата и сахара снаружи, создав нечто вроде экзоскелета, как у насекомых, а затем закрепить внутри двойной спирали нуклеотиды. Несмотря на результаты работ Чаргаффа и рекомендации, которые Гриффит дал Крику, Уотсон упорно пытался соединять А с А и Г с Г. Этот подход не работал.

И здесь в развитие событий снова вмешался случай. В кембриджскую лабораторию приехал американский ученый Джерри Донохью, бывший протеже Полинга. Будучи специалистом по водородным связям, Донохью внес в модель Крика и Уотсона поправки, чтобы она соответствовала законам квантовой физики.

Теперь Уотсон и Крик были абсолютно уверены, что имеют дело со спиралью из двух нитей, завивающихся в разных направлениях (сегодня мы считаем существование смысловой и антисмысловой цепи само собой разумеющимся). Две цепочки расположены друг напротив друга, а комплементарные нуклеотиды между ними соединены водородными связями. Уотсон сел за стол и вырезал из толстого картона кусочки в форме нуклеотидных молекул, а затем начал соединять их между собой, пытаясь подобрать пары.

«Внезапно я понял, что пара аденин — тимин, соединенная двумя водородными связями, идентична по форме паре гуанин — цитозин с таким же количеством связей».

Сегодня мы знаем, что вторая пара соединена тремя связями. Рассмотрев изображение, мы увидим, что стало ясно Уотсону.

Прибыв в лабораторию, чтобы оценить работу Уотсона, и увидев совмещенные детали из картона, обычно скептичный Крик практически тут же согласился с логикой своего коллеги. Оставалось лишь собрать полную трехмерную модель ДНК из кусочков проволоки разной длины, представлявших ковалентные и водородные связи, и молекул, составленных из отдельных атомов. Вся конструкция была закреплена на высоких вертикальных стальных прутьях. Получившаяся двойная спираль, мешанина проволоки и вырезанных от руки пластинок в форме молекул, завивалась вокруг центральных прутьев и уходила от лабораторного стола вверх к потолку.

Все, кто видел получившуюся модель, застывали перед ней в восторге, как будто сразу понимая, что она должна быть правильной. Но дело было не только в правильности — перед их глазами было великолепное творение, красотой которого следовало насладиться.

Кроме того, любому зрителю было очевидно, что она объясняет все загадки гена разом, в частности, наличие необходимой химической памяти и механизма копирования, который нужен гену для самовоспроизведения от клетки к клетке и от родителей к потомкам. Подобная молекула могла обеспечить кодирование, необходимое для передачи от поколения к поколению огромного и сложнейшего биологического разнообразия и запутанных эволюционных линий. Уотсон и Крик действительно раскрыли тайну жизни.

* * *

Первая работа Уотсона и Крика, посвященная структуре и функциям ДНК, была опубликована в журнале Nature 25 апреля 1953 года. Вместе с ней были напечатаны две статьи по той же теме от кристаллографов Кингс-колледжа: первая — авторства Уилкинса, Стоукса и Уилсона, а вторая — Франклин и Гослинга. Был учтен вклад всех, кто работал над структурой ДНК. Через пять недель Крик и Уотсон опубликовали в том же журнале вторую работу, в которой описывали влияние строения ДНК на генетические процессы. Одно короткое предложение из статьи от 25 апреля завладело вниманием ученых по всему миру: «Мы поняли, что постулированные нами специфические парные связи объясняют возможный механизм копирования генетического материала».

Эти публикации навсегда изменили современную биологию, эволюционную биологию и медицину, а последствия оказали гораздо более широкое и глубокое влияние на общество, чем Крик и Уотсон могли себе представить.

Удивительно, но всего через два года после образования их спонтанного научного союза Уотсон и Крик сумели правильно вычислить трехмерную химическую структуру ДНК. Крику на тот момент было 37 лет, и он еще даже не получил докторскую степень, а Уотсон и вовсе был 25-летним магистрантом. С первого взгляда кажется непонятным, как этим двоим неудачникам удалось совершить подобное открытие, тем более что предшествовавшую ему лабораторную работу выполнили совсем другие люди. Они не занимали высоких должностей в лаборатории — Крик был всего лишь научным ассистентом, а Уотсон лаборантом. Они были бедны, жили в спартанских условиях, но совершенно не переживали из-за этого. Они слишком поздно осознали важность открытий, сделанных другими учеными. Работа с ДНК вообще не входила в их официальные обязанности: Крик писал докторскую диссертацию о рентгеновской дифракции полипептидов и белков, а Уотсон должен был помогать Кендрю кристаллизовать молекулу миоглобина. Глава их отдела сэр Лоуренс Брэгг был против участия этой парочки в исследованиях ДНК (во многом по их же вине). По правилам научного мира Уотсон и Крик не должны были прийти к подобному результату никогда. Некоторые коллеги вроде Уилли Сидса, который оскорбил Уотсона в Швейцарии, считали, что эта пара (и Уотсон в частности) не заслуживает признания.