Двойная спираль - Джеймс Уотсон

Более подробное изображение ковалентных связей сахаро-фосфатного остова.

К этому времени я уже был в приятном подпитии и пространно рассуждал о том, что мы сможем сделать, когда разберемся с ДНК.

12

В понедельник за завтраком я сообщил Джону и Элизабет Кендрью о нашем блистательном достижении. Элизабет очень обрадовало, что мы так близки к победе. Джон отнесся к этой новости гораздо спокойнее. Когда же выяснилось, что на Фрэнсиса вновь снизошло вдохновение, а я пока что больше восторгаюсь, чем говорю дело, он снова взялся за «Таймс» и забыл об окружающем, погрузившись в описание первых дней пребывания у власти нового консервативного правительства. Вскоре Джон отправился к себе в Питерхаус, предоставив нам с Элизабет обсуждать возможные последствия моей нежданной удачи. Впрочем, я тоже не стал долго засиживаться за столом — ведь чем быстрее я вернулся бы в лабораторию, тем скорее мы узнали бы, какой из нескольких возможных ответов выдержит проверку с помощью молекулярных моделей.

Однако и Фрэнсису и мне было ясно, что модели, имевшиеся в лаборатории, не вполне подходили для нашей цели. Их года за полтора до этого сконструировал Джон для исследования пространственной структуры полипептидной цепи. Точных изображений атомных группировок, характерных для ДНК, среди них не было, как и моделей атомов фосфора или пуриновых и пиримидиновых оснований. Предстояло наспех что-то придумать: заказывать их не было времени. Даже срочное изготовление совершенно новых моделей отняло бы у нас целую неделю, тогда как ответ мы могли получить через день-два. Поэтому, едва войдя в лабораторию, я принялся цеплять к моделям атомов углерода кусочки медной проволоки, тем самым превращая их в более крупные атомы фосфора.

Но нам были нужны еще и модели неорганических ионов, и в этом заключалась главная трудность. В отличие от прочих составных частей они не подчинялись простым правилам, которые подсказали бы нам, под каким углом расположить соответствующие химические связи. Так что сконструировать правильные модели нам, возможно, удалось бы только, если бы мы знали структуру ДНК. Я, однако, не терял надежды, что Фрэнсис уже что-нибудь придумал и объявит об этом, как только появится в дверях лаборатории. Последний раз мы с ним говорили более восемнадцати часов назад, а дома у него была возможность сосредоточиться — не могло же его отвлечь чтение воскресных газет.

В десять часов он наконец пришел, но проблемы это не решило. В воскресенье после ужина он снова все продумал, но быстрого решения не нашел. Тогда он перестал его искать и взялся за роман об интимной жизни кембриджских преподавателей. В книге были кое-какие удачные места, но даже самые неудачные страницы позволяли гадать, а не изображен ли здесь кто-то из близких знакомых.

Тем не менее за утренним кофе Фрэнсис пребывал в полнейшей уверенности, что уже имеющихся экспериментальных данных вполне должно хватить для окончательного решения. Можно исходить из совершенно разных сочетаний фактов и все-таки в конце концов прийти к одинаковым результатам. Не исключено, что проблема будет разрешена, если мы просто займемся наиболее изящной конфигурацией полинуклеотидной цепи. И вот, пока Фрэнсис раздумывал над рентгенограммами, я принялся собирать модели разных атомов в цепи, каждая длиной в несколько нуклеотидов. Хотя природные цепи ДНК очень длинны, создавать нечто громоздкое не имело смысла. Если это действительно спираль, то правильное расположение одной пары нуклеотидов должно автоматически определить расположение всех остальных компонентов.

К часу дня скучная работа по сборке была закончена, и мы с Фрэнсисом, как обычно, пошли в «Орел», прихватив химика Герберта Гутфрейнда. Джон обедал в Питерхаусе, а Макс всегда уезжал на велосипеде домой. К нам иногда присоединялся Хью Хаксли, работавший под руководством Джона, но последнее время его начали отпугивать въедливые расспросы Фрэнсиса. Перед моим приездом в Кембридж Хью взялся за проблему сокращения мышц, и Фрэнсис тотчас обратил внимание на следующее неожиданное и многообещающее обстоятельство: данные по физиологии мышцы накапливались уже более двадцати лет, а объединить их в стройную картину еще никто не попытался. Чего еще было желать Фрэнсису?

Схематическое изображение нуклеотида, показывающее, что плоскость основания почти перпендикулярна плоскости, в которой располагается большинство атомов сахара.

Этот важный факт установил в 1949 году С. Фэрберг, работавший в то время в лондонской лаборатории Бэркбек-колледжа у Дж. Д. Бернала. Впоследствии он построил несколько самых первых пробных моделей ДНК. Но не зная подробностей экспериментов, проводившихся в Кингз-колледже, он строил лишь одноцепочечные структуры. Его представления так и не были приняты во внимание в Кавендишской лаборатории.

Выискивать нужные факты в непереваренной массе экспериментов ему не приходилось, это уже проделал Хью. И вот обед за обедом объединялись эти факты, рождались теории и держались день-два, а потом Хью удавалось убедить Фрэнсиса, что не устраивающие его результаты, которые он готов был приписать ошибке в эксперименте, на самом деле надежны и незыблемы, как Гибралтарская скала. Теперь Хью смонтировал свой рентгеновский аппарат и надеялся вскоре получить экспериментальные данные, которые разрешили бы спорные вопросы. Но все было бы для него испорчено, если бы Фрэнсис ухитрился правильно предсказать, что именно у него получится.

Но в этот день Хью ничего не грозило. Когда мы вошли в «Орел», Фрэнсис против обыкновения даже не обменялся обычными громогласными приветствиями с иранским экономистом Эфраимом Эшагом. Весь его вид ясно говорил, что происходит что-то серьезное. Приступить к конструированию модели мы собирались сразу же после возвращения в лабораторию, а сейчас следовало разработать конкретный план действий. И вот за пирогом с крыжовником мы взвесили возможность существования одной, двух, трех и четырех цепей и сразу же отказались от одноцепочечной спирали, поскольку она была бы несовместима с теми данными, которыми мы располагали. Что касается сил, связывающих цепи между собой, то наиболее вероятными нам представлялись солевые мостики, в которых двухвалентные катионы типа Mg2+ удерживают вместе две или более фосфатные группы. Правда, у нас не было никаких сведений о том, что образцы Рози содержали какие бы то ни было двухвалентные ионы, и, следовательно, тут мы могли попасть пальцем в небо. Но, с другой стороны, не было и таких данных, которые противоречили бы нашей догадке.

Если бы только сотрудники Кингз-колледжа подумали о моделях, им пришлось бы сразу задаться вопросом, с какой именно солью они имеют дело, и мы не оказались бы в столь неприятном положении. Однако при некоторой удаче добавление к сахаро-фосфатному остову ионов магния, а возможно, и кальция быстро дало бы изящную структуру, правильность которой не вызывала бы сомнений.

Но первые минуты работы с моделями не принесли нам особой радости. Хотя атомов было всего полтора десятка, они то и дело вываливались из неуклюжих зажимов, которым полагалось удерживать их на соответствующем расстоянии друг от друга. Хуже того: складывалось неприятное впечатление, что валентные углы наиболее важных атомов не подчиняются никаким правилам. Ничего хорошего это не обещало.

Схема, показывающая, как ионы Mg2+ скрепляют отрицательно заряженные фосфатные группы в центре сложной спирали.

Полинг установил строение своей α-спирали, твердо зная, что пептидные группы плоские. А тут, к нашей большой досаде, как будто получалось, что фосфодиэфирные связи, которые соединяют соседние нуклеотиды в ДНК, почти наверное могут иметь самую разнообразную форму. Во всяком случае, у нас не хватало химической интуиции, чтобы выделить единственную конфигурацию, которая была бы намного изящнее всех других.

Однако после чая начала складываться форма, которая подняла наше настроение. Три цепи переплетались таким образом, что давали кристаллографический период, равный 28 Å по оси спирали. А на это как раз и указывали рентгенограммы Мориса и Рози. Поэтому, когда Фрэнсис отошел от стола и оглядел плоды наших послеобеденных трудов, он явно успокоился. Правда, некоторые атомы были расположены слишком близко, но ведь подгонка только начиналась. Еще несколько часов работы, и получится вполне приличная модель.

За ужином в «Зеленой Двери» царило прекрасное настроение. Хотя Одил и не понимала, о чем мы говорим, тот факт, что Фрэнсис второй раз за этот месяц оказывается на пороге важного открытия, не мог ее не радовать. Если и дальше пошло бы так, они скоро разбогатели бы и купили автомобиль. Объяснить Одил суть дела Фрэнсис и не пытался. С той минуты, как она сообщила ему, что земное тяготение действует вверх только на три мили, эта сторона их отношений сложилась раз и навсегда. Одил не разбиралась ни в одной науке и пытаться втолковать ей что-нибудь не имело смысла — монастырское воспитание было непробиваемо. Оставалось только надеяться, что она хотя бы сможет оценить денежную сторону происходящего.