Гены и судьбы

И все-таки Э. Чаргафф справился с ней. А завершив экспериментальную часть, смог сформулировать правило (его так и называют правилом Чаргаффа), остающееся и сегодня незыблемым: количество аденина и гуанина в основании ДНК равно количеству цитозина и тимина, а количество аденина всегда равно количеству тимина и, соответственно, количество гуанина — количеству цитозина.

Правда, в наши дни правило Чаргаффа более склонны называть простым химическим выводом, позволяющим ученым ставить все новые и новые вопросы, но все же не объясняющим механизмы наследственности. Да, это в наши дни. А как обстояли дела к началу 50-х годов?

К тому времени роль ДНК как наследственного вещества уже не вызывала никаких сомнений. Благодаря аналитической работе в ДНК «отпрепарировали» все ее части до тонкостей. Несмотря на это, синтетического объяснения передачи наследственной информации через ДНК все еще не существовало.

А значит, снова требовался неординарный взгляд на проблему и какие-то новые методы, обладающие более широкими или глубокими возможностями. И они были найдены. Принципиально новым подходом явилось изучение структуры целых молекул, а не разрушенных химическим путем, как это было прежде.

В святая святых живой молекулы удалось проникнуть с помощью рентгеновских лучей, наблюдая их дифракцию. Это они делают видимой структуру макромолекул. Такая методика была разработана в знаменитой Кавендишской лаборатории Лоуренсом Брегом. А применение ее в изучении белков (биологических макромолекул) связано с именем Макса Перутца, работавшего в той же лаборатории.

Можно лишь удивляться изобретательности творческой мысли ученых, открывших столь уникальный метод изучения структуры молекул. Суть его в следующем: тонкий пучок рентгеновских лучей пропускается через кристалл изучаемого вещества. Лучи взаимодействуют с атомами кристалла, а малейшее отклонение пути их движения при соприкосновении с атомами регистрируется на фотопленке. Анализируя изменение этих отклонений, можно составить представление о структуре молекулы.

Так наука приблизилась к окончательной расшифровке химических основ наследственности. Этот научный подвиг ассоциируется сразу с несколькими именами, известными теперь уже каждому образованному человеку. Но тогда, в 1951 году, молодых ученых еще никто не знал. И прибытие в Кавендишскую лабораторию (Кембридж) Джеймса Уотсона не было отмечено никакими торжественными событиями. До того в университете в Чикаго, где он учился, Дж. Уотсон изучал у Сальвадора Лурье генетику фагов.

К этому времени лондонский кристаллограф Морис Уилкинс уже сделал фотографию ДНК с помощью дифракции рентгеновских лучей, четко показал наличие в ней регулярной геометрической структуры. Эта регулярность структуры связывалась им с возможным строением генов. М. Уилкинс вместе с Розалин Франклин создали своими работами предпосылки для понимания характера «упаковки» составных частей молекулы ДНК. Создали предпосылки, но не довели дело до расшифровки.

Прибыв в Кембридж в группу Макса Перутца, Дж. Уотсон окунулся в труднейшую проблему — изучение кристаллографии белков. Но ученым иногда везет, и, скажем так, ему повезло крупно. В ту пору там работал 35-летний Френсис Крик — физик по образованию и опыту работы, связавший свои научные интересы с методом дифракции рентгеновских лучей. Хотя Ф. Крик был молод, он отнюдь не был новичком в науке. Правда, его предыдущие работы (во время второй мировой войны Ф. Крик служил на флоте и занимался магнитными минами) были далеки от изучения ДНК. После войны, присоединившись к кавендишской группе, он изучал дифракцию рентгеновских лучей. Таким образом, в 1949 году в лаборатории собрались люди с громадным творческим потенциалом, интересы которых объединились вокруг изучения структуры ДНК. Но вряд ли этот замечательный коллектив смог бы сделать такое эпохальное открытие, если бы к тому времени уже не была установлена спиральность структур белковых макромолекул. Эта честь принадлежит Лайнусу Полингу, выдающемуся американскому ученому, дважды лауреату Нобелевской премии, Международной Ленинской премии «За укрепление мира между народами». Изучая структуру белковых молекул, он, известный химик, работавший в Калифорнийском технологическом институте (США), обнаружил, что белковые цепочки складываются в виде спирали.