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

Уотсон не стал вдаваться в подробности своих изысканий, зная, что Дельбрюк работает в Калифорнийском технологическом институте по соседству с Полингом и наверняка обменивается с ним новостями, тем более такими. Он ограничился словами, что верит в свою «симпатичную» модель. В конце письма упоминается о попытках «согласовать расчетные атомные координаты с данными рентгеновской кристаллографии» (без ссылки на Франклин). В заключение Уотсон подчеркнул, что, даже если в его новой модели есть ошибки, она все равно является громадным шагом вперед и скоро он сообщит все подробности{1099}.

Уотсон опустил письмо в ярко-красный овальный почтовый ящик с надписью «ER II» в ознаменование начала правления королевы Елизаветы II{1100}. Осторожность, не позволившая раскрыть все карты Дельбрюку, сослужила ему хорошую службу. Задолго до того, как почтальон открыл почтовый ящик большим железным ключом и выгреб со дна кипу писем, модель Уотсона оказалась разгромленной в прах{1101}.

Разгром учинил четвертый обитатель помещения № 103 по имени Джерри Донохью – пожалуй, самый важный второстепенный персонаж этой истории. Родом из небольшого города Шебойган (штат Висконсин), неуклюжий, вспыльчивый и ехидный, Донохью учился в престижном Дартмутском колледже, где получил в 1941 г. диплом с отличием и в 1943 г. степень магистра по химии, а в 1947 г. защитил диссертацию по теоретической химии и физике в Калифорнийском технологическом институте под руководством Лайнуса Полинга. Получив стипендию Фонда Гуггенхайма, он зимой 1953 г. работал в Кавендишской лаборатории. Джон Кендрю отвел Донохью место в компании Уотсона, Крика и Питера Полинга. По периметру комнаты поставили четыре стола: Крик разместился справа возле окна, выходящего в скромный внутренний дворик, Уотсон – напротив него по левую сторону, а новички расположились по углам у двери лицом к стенам с облупившейся краской. В центре находился узкий лабораторный стол{1102}. Донохью, который был старше Уотсона на восемь лет, а Питера Полинга – на одиннадцать, часто раздражало их легкомысленное поведение, особенно когда они болтали о вечеринках и потенциальных подружках.

Много лет спустя профессор Пенсильванского университета Донохью вспоминал: «Когда я приехал в Кембридж, я даже не знал, что такое нуклеиновая кислота». Однако он прекрасно разбирался в структурной химии, в том числе и в специфике водородной связи{1103}. В Англии он изучал пурины и образуемые ими связи, продолжая работу кристаллографа Джун Брумхед (позже Линдси). Брумхед училась в Кембриджском университете и делала диссертацию в Кавендишской лаборатории. Получив в 1950 г. докторскую степень, она работала у Дороти Ходжкин в Оксфорде и определила строение кристаллов аденина и гуанина. Уотсон и Крик читали ее диссертацию и статьи{1104}.

В 1952 г. Донохью внимательно изучил результаты кристаллографических исследований Брумхед, касающиеся того, как чистый гуанин образует межмолекулярные водородные связи в правильной повторяющейся конфигурации{1105}. Донохью установил, что атомы водорода занимают фиксированное положение, что противоречило представлению о перемещающихся водородных связях в нуклеиновых кислотах, которого Уотсон и Крик придерживались ранее. Они полагали, что в ДНК пурины и пиримидины, которым в силу их химического строения свойственна кето-енольная изомерия (таутомерия), существуют в обеих таутомерных формах, различающихся положением атома водорода в ароматическом кольце. Принципиально важный вывод Донохью состоял в том, что азотистые основания в составе нуклеиновых кислот не совершают таутомерные переходы, а остаются в одной, более стабильной кето-форме{1106}.

Едва Уотсон рассказал Донохью о своей схеме связывания подобного с подобным, тот заверил его, что эта идея ошибочна, так как в «Биохимии нуклеиновых кислот» Дэвидсона, откуда Джеймс взял структурные формулы азотистых оснований, изображены енольные таутомерные формы, а не более стабильные кето-изомеры. Во многих других работах гуанин и тимин тоже изображались в енольной форме{1107}.

У Донохью не было под рукой наглядных данных для однозначного обоснования. Он привел лишь один пример – более простую кристаллическую структуру дикетопиперазина, тщательно изученную в лаборатории Полинга ранее, относительно которой не было сомнений, что в ней присутствует кето-форма, а не енольная. Из квантово-механических соображений то же должно относиться к гуанину и тимину. Вот что сказал Донохью Уотсону: «Химики-органики годами предпочитали определенные таутомерные формы альтернативным без достаточных на то оснований. В учебниках органической химии часто приводятся изображения крайне маловероятных таутомерных форм»{1108}. Настоятельно порекомендовав не тратить больше времени на несуразную схему с парами «подобных» оснований, он вернулся к бумагам, громоздившимся у него на столе{1109}.

Джеймс Уотсон, хотя и дорожил своими идеями, обладал замечательным качеством настоящего ученого – способностью отличить хорошую идею от ложной{1110}. Да, ему очень нравилось структура по принципу «подобное к подобному», но невозможно было не признать, что, если не считать Полинга, Донохью, который успешно установил структуру ряда органических соединений, знал о водородных связях больше всех. Уотсон писал: «Я не мог обманываться мыслью, будто он не понимает нашей задачи. За шесть месяцев, что он работал с нами в одном кабинете, я ни разу не слышал, чтобы он рассуждал о том, в чем не разбирался»{1111}. Однако, согласившись с мнением Донохью, Уотсон не видел, как справиться с тем фактом, что аденин и гуанин крупнее тимина и цитозина (первые два азотистых основания содержат две кольцевые структуры, а вторые – одну). На своих рисунках Уотсон переместил атомы водорода так, как они расположены в кето-формах, но, чтобы связать основания в пары по принципу «подобное с подобным» без искривлений сахаро-фосфатного остова, нужно было придумывать дополнительные связи.

В понедельник, 23 февраля, во второй половине дня Розалинд Франклин поднялась по лестнице в библиотеку Королевского колледжа. Она подошла к журнальной стойке и взяла номер Nature от 21 февраля, где было напечатано «письмо в редакцию» Полинга, анонсировавшее трехцепочечную спиральную модель ДНК, статья о которой должна была быть опубликована в февральском номере Proceedings of the National Academy of Sciences{1112}.

Еще студенткой Франклин выработала привычку постоянно читать научную литературу, что сослужило ей хорошую службу. В то время не было ни ксероксов, ни сканеров, и читателю, по почте обратившемуся к автору статьи с просьбой прислать копию, приходилось долго ждать получения. Поэтому она регулярно просматривала свежие номера журналов по кристаллографии, химии и физике, записывала все ценное для себя вместе с собственными примечаниями и комментариями на отдельные листки бумаги и хранила, а когда получала печатный экземпляр статьи, прикрепляла их к нему.

Франклин заметила ошибки в модели Полинга три недели назад, когда Уотсон показал ей препринт. На листке с ее соображениями по поводу письма Полинга в Nature отмечена ошибка, исправление которой вело к двухцепочечной спирали. И острым почерком записано: «Неясно, как структура, настолько пустая в своих внешних областях, давала бы наружный диаметр, соответствующий рентгенограмме». Из разговора с Уотсоном она знала, что Полинг использовал старые данные – нечеткие снимки, которые Уильям Астбери сделал в 1938 г. и обсуждал в статье, опубликованной в 1947 г. Было понятно, что, поскольку Астбери не выделил две разные формы ДНК – «сухую» (А) и «влажную» (В), его рентгенограммы отражают свойства их смеси и что это сказалось на расчетах Полинга. В стремлении к истине, которому Розалинд служила зачастую ценой хороших отношений с коллегами, она в тот же день написала Полингу, что в его модели неправильно расположены фосфатные группы. Ее не смущало, что она, молодая женщина без прочного положения в научной среде, возражает величайшему химику мира. Располагая надежными экспериментальными данными, Франклин имела все основания пускаться с ним в объяснения как профессионал с профессионалом{1113}. Однако нельзя было без прямого одобрения начальства, то есть Джона Рэндалла, посылать Полингу неопубликованные рукописи, впоследствии ставшие ее самыми важными публикациями о ДНК. Две предназначались для журнала Acta Crystallographica: в первой доказывалось существование ДНК в двух формах, «сухой», или кристаллической (А), и «влажной» паракристаллической (В), во второй подробно описывался метод преобразования одной формы в другую в эксперименте. Третья статья резюмировала работу Франклин с формами А и В; ее потом опубликовали в том же номере Nature, что и знаменитую статью Уотсона и Крика, а также работу Уилкинса{1114}. Полинг прислал вежливый ответ, в котором выразил уверенность в истинности своей модели и надежду встретиться с Франклин при очередном приезде в Англию. Следующее его письмо было адресовано сыну Питеру и сообщало о трех статьях Франклин{1115}.