Закономерные чудеса

Возьмем, например, одну из широко распространенных и безвредных бактерий, кишечную палочку. Вся гигантская молекула ДНК в этой бактерии "упакована" в образовании, напоминающем крошечное ядрышко. В поперечнике оно равняется одной стотысячной доле миллиметра. Что и говорить, ничтожная величина! Если теперь извлечь хитроумно уложенную в клубок огромную молекулу нуклеиновой кислоты, размотать его и вытянуть ДНК в одну линию, то длина ее составит миллиметр. Это в сто тысяч раз больше диаметра ядра, в котором была "уложена" молекула. Ну чем не настоящая нить жизни?!

Молекула ДНК передает от родителей к детям, от поколения к поколению всю наследственную информацию. Пожалуй, это самое удивительное свойство уникальной молекулы.

Над разгадкой этого явления работали многие выдающиеся исследователи в разных странах. Некоторые вплотную приблизились к решению "загадки № 1", но удача сопутствовала только единицам.

Случайно это или закономерно? Как мы увидим в дальнейшем, "случай помогает только подготовленному уму".

Фотография самого близкого вашего товарища, если использовать научную терминологию, содержит ограниченную информацию об этом человеке. Вы знаете это очень хорошо, так как он ваш большой и старый друг.

Откровенно говоря, формула нуклеиновой кислоты, даже сведения о нуклеотидном составе ДНК не содержат достаточной информации, на основании которой модаю было бы судить, каким способом происходит самовоспроизведение молекулы ДНК. И вот теперь со всей остротой встает вопрос, как расположены в пространстве атомы в молекуле ДНК?

Совершенно очевидно, что молекула ДНК не может быть плоской, как лист бумаги. Как и всякая другая молекула, она должна иметь пространственную структуру, объемность. Когда говорят о первичной структуре, подразумевают последовательность, в которой соединены простейшие составные части молекулы. Например, первичная структура белка — это последовательность' аминокислотных остатков. Когда говорят о вторичной структуре ДНК, имеют в виду расположение ее полинуклеотидных цепей. Если бы речь шла о вторичной структуре белка, подразумевалось бы расположение, или, другими словами, укладка полипептидных цепей.

Но молекулы органических веществ — могут принимать и более сложные формы. Говоря о третичной структуре, имеют в виду форму, которую принимают полинуклеотидные цепи ДНК, или, например, способ укладки полипептидных цепей белка.

Итак, перед учеными со всей остротой встал вопрос: какова пространственная конфигурация молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты? Ответ на него был подготовлен независимо друг от друга учеными разных специальностей в разных странах. Но только трем из них удалось разгадать строение удивительной молекулы.

Два важных события уже совершились к этому моменту в научном мире. Во-первых, исследователи знали, что о взаимном расположении атомов в молекуле можно судить с помощью методов рентгеновского структурного анализа. А во-вторых, к этому времени уже были известны правила сочетания между собой азотистых оснований в молекуле ДНК, или, как их называют биохимики, правила Э. Чаргаффа. Конечно, деление на "во-первых" и "во-вторых" чисто условное. Оба эти события спокойно можно поменять местами или одновременно поставить на первое место.

Новый метод исследования для ученого — это все равно что новый шаг к вершине недоступной горы. И с каждым шагом вперед открываются новые бескрайние дали.

В самом упрощенном виде рентгеновский структурный анализ можно представить так. Если на пути пучка рентгеновских лучей поместить какое-то вещество, на рентгеновской пленке обнаружится серия упорядочение расположенных пятен. Они образовались за счет того, что рентгеновские лучи отразились от рядов упорядочение расположенных молекул. Если у вас в руках такая рентгенограмма, остается только понять, что символизируют эти пятна.

А теперь пора рассказать и о второй предпосылке, о правилах Э. Чаргаффа. Он первый получил образцы ДНК очень высокой степени чистоты и провел тщательный анализ относительного числа азотистых оснований в каждом образце. Талантливый ученый обнаружил: из какого бы живого организма ни выделяли основания, количество А всегда равнялось Т, а количество Г равнялось Ц. Так была установлена комплементарность оснований, которые и составили сущность правил Э. Чаргаффа.

Итак, научная почва, на которой должно вырасти открытие структуры ДНК, была подготовлена. Логично предположить, что это событие произойдет в одной из лабораторий, которые работали именно в этом направлении.

Так оно и случилось.

Двое из первооткрывателей пространственной организации ДНК работали в Англии, в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, которую возглавлял сэр Л. Брегг. Третий — в Кингзколледже Лондонского университета.