Тайна жизни: Как Розалинд Франклин, Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли структуру ДНК

С одной стороны, в случае относительно простых органических соединений, например пенициллина, дифракционные картины получаются четкие и определить местоположение составляющих молекулу атомов гораздо легче, чем в случае сложных полимерных молекул, рентгенограммы которых, как правило, менее резкие, рефлексы размытые, положение атомов менее упорядочено. По словам Дороти Ходжкин, дифракционные эффекты на фибриллярных структурах, таких как волос или ДНК, более ограниченны, и применить к ним прямые методы определения структуры невозможно{671}. Розалинд Франклин столкнулась с колоссальными трудностями при использовании данных рентгеновской кристаллографии для расшифровки структуры ДНК. Но Джон Рэндалл и взял ее в свою группу для решения именно этой задачи.

С другой стороны, построить модель молекулы несопоставимо сложнее, чем модель автомобиля или самолета. Детали конструктора неизвестны, инструкция не прилагается, сама реальная конструкция невидима для человеческого глаза. Нужно установить углы и длины связей, симметрию, масштаб и, наконец, соответственно всему этому разместить атомы. Притом, чтобы доказать адекватность модели, нужно получить данные опять-таки рентгеновской кристаллографии. Как отметила Энн Сейр, если о веществе ничего не известно, построить модель просто невозможно; если известно слишком мало, то любая модель будет неопределенной, неоднозначной и полноценно проверить ее не получится{672}.

Какой же метод выбрать? С научной точки зрения надежнее применить оба подхода: сначала собрать данные (множество дифракционных картин), проанализировать их с помощью математических методов и потом построить пространственную модель структуры. Франклин не пугала такая монотонная, трудоемкая и долгая работа, чего нельзя сказать об Уотсоне и Крике. Как считает Дороти Ходжкин, Франклин слишком связала себя тем, что полагала необходимым в первую очередь собрать точные данные о ДНК, а уже на их основании строить модель: «Для нее было естественно отложить моделирование до тех пор, пока не будет завершен сбор данных и пока она не извлечет из них всю возможную информацию, что сузило бы выбор моделей». Если бы Ходжкин вовремя дала Франклин совет, то, вероятно, сказала бы – более чем за год до того, как Уотсон и Крик открыли двойную спираль, – что информации о геометрии азотистых оснований, сахарных остатков и фосфатных групп достаточно для того, чтобы построить модель{673}.

Не имея доступа к данным Франклин, Уотсон и Крик стали штурмовать собственные баррикады. Первая проблема заключалась в том, что в Кавендишской лаборатории не было нужного количества качественных металлических деталей – «атомов» и «связей» – для моделирования. В относительно недавнем прошлом любая серьезная химическая и физическая лаборатория имела хорошо оборудованную мастерскую с целым штатом стеклодувов, слесарей, инструментальщиков и других умельцев, которые изготавливали приборы, придуманные учеными для своих экспериментов. Года за полтора до описываемых событий Кендрю занялся моделированием полипептидных цепей, и с тех пор осталось множество «атомов» углерода, азота и водорода и комбинаций из них, которые входят в состав аминокислот, но того, что, помимо этого, нужно для моделирования ДНК, а именно «атомов» фосфора и деталей, изображающих азотистые основания, не было. На создание недостающих элементов конструктора могли уйти недели, а Уотсон и Крик не хотели терять времени{674}.

Поэтому утром в понедельник Уотсон стал наматывать медную проволоку на шарики, имитирующие атомы углерода, превращая их таким образом в более крупные «атомы» фосфора{675}. Затем он попытался как-то изобразить неорганические ионы, которые, как он считал, могут присоединяться к ДНК, но мало преуспел, потому что не имел ясного представления об углах связей с ними. Вскоре он забросил это, придя к выводу, аналогичному тому, что Франклин выразила своим докладом, а именно: прежде чем строить модели ДНК, нужно знать, как она устроена{676}.

В бездействии Уотсон ждал прихода Крика с надеждой, что тот чудесным образом предъявит решение проблемы{677}. Наконец в начале одиннадцатого явился Фрэнсис и признался, что тоже в тупике. В воскресенье он почти и не занимался их задачей, а целый день читал роман «Хорошее место в раю» (A Perch in Paradise) – ныне совершенно забытое повествование об амурных похождениях кембриджских преподавателей{678}. Ум Крика был занят только вопросом о том, с кого из его многочисленных друзей, знакомых и коллег списаны герои романа{679}.

За кофе они рассмотрели несколько возможных конфигураций молекулы ДНК, поиграли с детальками, сделанными Уотсоном, и обдумали данные, которые Уотсон вроде бы припомнил (на самом деле неверно) из выступления Франклин. Уотсон все надеялся, что решение вдруг явится само собой, словно озарение, стоит лишь сосредоточиться на том, какую самую красивую форму могла бы принять полинуклеотидная цепь{680}.