Книга Избегайте занудства. Уроки жизни, прожитой в науке - Джеймс Д. Уотсон

К тому времени, как я приехал в Кембридж, стало уже ясно, что Фрэнсис особенно силен в теории кристаллографии, хотя его первые опыты в этой области и не всеми были оценены. В июле 1950 года на первом семинаре нашей группы, темой которого была "Теория белковой кристаллографии", он пришел к заключению, что методы, применяемые в то время Перуцем и Кендрю, никогда не позволят установить трехмерную структуру белков. Это было, надо признать, недипломатичное заявление, и из-за него сэр Лоуренс Брэгг сказал Фрэнсису, что нечего раскачивать лодку. Но по-настоящему их отношения испортились после того, как годом позже Брэгг представил нам новый плод своих раздумий, а Фрэнсис сказал ему, что все это очень похоже на то, о чем он сам рассказывал на совещании шесть месяцев тому назад. Взбешенный этим обвинением в присвоении чужих идей, сэр Лоуренс вызвал Фрэнсиса к себе в кабинет и сказал ему, что после завершения диссертации он может не рассчитывать остаться в Кавендишской лаборатории. К счастью для меня и к еще большему счастью для Фрэнсиса, у него было мало шансов получить докторскую степень в Кембридже раньше, чем через полтора-два года.

Я к тому времени обедал с Фрэнсисом почти каждый день в расположенном неподалеку пабе Eagle, который во время войны пользовался успехом у американских летчиков с близлежащего аэродрома. Вскоре кроме собственных письменных столов, которые были у нас в лаборатории помимо столов для экспериментов, нам выделили довольно большой собственный кабинет по соседству с парой кабинетов меньшего размера, принадлежавших Максу и Джону. Благодаря этому безудержный смех Фрэнсиса теперь меньше отвлекал других сотрудников подразделения от работы. На нашем первом совещании Фрэнсис рассказал о своем дорогом друге Морисе Уилкинсе, который, как и сам Фрэнсис, во время войны вступил в брак, впоследствии мирно распавшийся. Фрэнсису хотелось знать, удалось ли Морису получить посредством кристаллографии какие-нибудь новые, быть может более резкие, рентгенограммы ДНК, поэтому он пригласил Мориса на воскресный ужин в Green Door — крошечную квартирку над табачной лавкой на Томпсон-лейн через дорогу от колледжа Св. Иоанна. Раньше в этой квартирке жил Макс Перуц со своей женой Жизелой, а теперь ее занимал Фрэнсис со своей второй женой Одилией, на которой он женился два года назад, в августе 1949 года.

За этим ужином мы узнали о неожиданном затруднении, с которым столкнулся Морис в своих исследованиях структуры ДНК. Пока он находился зимой в продолжительной поездке в Соединенные Штаты, его начальник, Джон Рэндалл, взял в Королевский колледж на работу по ДНК физхимика Розалинду Франклин, получившую образование в Кембридже. В последние четыре года она работала в Париже, где использовала рентген для исследования свойств углерода. Розалинда из объяснений Рэндалла поняла свои обязанности так, что рентгенографический анализ ДНК теперь будет исключительно ее прерогативой. Это по сути не позволяло Морису продолжать свои рентгенографические исследования кристаллической структуры ДНК. Хотя формально Морис не получил образование кристаллографа, он к тому времени освоил многие методы кристаллографии и мог немало сделать для успеха этой работы. Но Розалинде не хотелось работать с ним вдвоем: все, что она от него хотела, была помощь его аспиранта Раймонда Гослинга. Однако Морис, которого огорошили всем этим два месяца назад, по-прежнему только и думал, что о ДНК. Он полагал, что полученная им ранее рентгенограмма дифракционных полос отражала не одну полинуклеотидную цепочку, а спиральный комплекс из двух или трех переплетенных друг с другом цепочек. Как именно они были связаны друг с другом, еще предстояло выяснить. Но, как это ни печально, мяч был теперь уже не у него, и Морис предложил нам с Фрэнсисом, если мы хотим узнать больше, приехать через месяц, 21 ноября, в Королевский колледж на доклад Розалинды.

Еще до нашей поездки в Лондон у Фрэнсиса появилась причина радоваться, что у него есть место в Кавендишской лаборатории. Вместе с талантливым кристаллографом Биллом Кокраном он разработал удобные для использования уравнения, описывающие дифракцию рентгеновских лучей, проходящих через спиральные молекулы. На самом деле Крик и Кокран независимо друг от друга разработали эти уравнения в двадцать четыре часа после того, как Брэгг показал им рукопись Владимира Ванда из Глазго, в которой они сразу усмотрели незавершенность приведенных уравнений. Это было очень важное достижение: Фрэнсис и Билл подарили миру уравнения, позволяющие предсказывать рентгенограммы дифракционных полос определенных спиральных молекул. Следующей весной я с их помощью показал, что белковые субъединицы вируса табачной мозаики имеют спиральное расположение.

Теперь вдруг оказалось, что для выяснения трехмерной структуры ДНК лучше всего строить молекулярные модели, используя уравнения Кокрана и Крика. Еще за год до этого применять такой подход не имело смысла, потому что природа ковалентных связей, которые соединяют друг с другом нуклеотиды в каждой цепочке ДНК, была неизвестна. Но благодаря результатам, полученным исследовательской группой Алекса Тодда тоже в Кембридже, в расположенной неподалеку химической лаборатории, теперь было ясно, что нуклеотиды в ДНК соединены 3'-5'-фосфодиэфирными связями. Построение моделей давало нам подход, альтернативный тому, который использовали в Лондонском королевском колледже, где особое внимание уделяли деталям рентгенограмм.

Фрэнсис не смог поехать в Лондон в день доклада Франклин, и я, хотя по-прежнему путался в кристаллографических терминах, таких как "асимметричная единица" и "единичная ячейка", поехал один. В результате на следующее утро я ввел Фрэнсиса в заблуждение, доложив ему, что, согласно результатам Розалинды, ДНК связывает очень мало воды. Моя ошибка всплыла только через неделю, когда Розалинда и Морис приехали из Лондона, чтобы посмотреть на трехцепочечную модель, которую мы в спешке соорудили. В этой модели углеводно-фосфатный скелет цепочек ДНК располагался в центре, а азотистые основания смотрели наружу. Увидев эту модель, Розалинда немедленно объявила ее замысел ошибочным, сказав нам, что фосфатные группы расположены в молекулах ДНК снаружи, а не внутри. Кроме того, согласно нашей модели, ДНК была почти безводной, в то время как в действительности она сильно гидратирована. При этом у нас осталось отчетливое впечатление, что группа из Королевского колледжа изучение структуры ДНК считала исключительно их делом, к которому незачем было привлекать коллег из другого подразделения МИС в Кембридже. Вскоре мы узнали, что сэр Лоуренс Брэгг был того же мнения: он велел нам воздержаться от дальнейшей работы над моделями ДНК. Стремление сохранить хорошие отношения с другой группой, финансируемой МИС, было для Брэгга лишь одной причиной удерживать нас от этой работы. Другая причина была в том, что он хотел, чтобы Фрэнсис сосредоточился исключительно на своей диссертации и поскорее ее закончил.

Однако эта неудача не постигла бы нас, если бы Фрэнсис и я с самого начала рассуждали как химики. Даже без рентгенограмм Королевского колледжа в химической литературе было достаточно данных, которые могли послужить ключом к разгадке структуры ДНК, приводя к заключению, что это должна быть двойная спираль. Нам с самого начала нужно было ограничиться моделями, в которых расположенные снаружи углеводно-фосфатные скелеты цепочек были бы соединены друг с другом водородными связями между расположенными в центре основаниями. Убедительные физико-химические свидетельства этого были получены вскоре после войны в экспериментах Джона Галланда. В 1946 году в его лаборатории в Ноттингеме было показано, что в нативных молекулах ДНК основания расположены так, что между ними не происходит обмен атомами водорода. Эти данные заставляли предположить, что водородных связей между азотистыми основаниями в молекуле ДНК довольно много. Все это можно было без труда узнать, так как эти результаты были опубликованы издательством Кембриджского университета в посвященном нуклеиновым кислотам сборнике материалов симпозиума, проведенного Обществом экспериментальной биологии в 1947 году.