Двойная спираль - Джеймс Уотсон

Когда Морис спросил, не нужны ли нам наши матрицы, мы ответили утвердительно, дав при этом понять, что нам потребуется много углеродных атомов для постройки моделей полипептидных цепей. К моему облегчению, Морис с полной откровенностью говорил о том, чего в Кингз-колледже не делают. Тот факт, что я серьезно занялся рентгенографией ВТМ, как-то гарантировал, что я не скоро вернусь к строению ДНК.

18

Морис и не подозревал, что я почти немедленно после этого получу рентгенограмму, доказывающую спиральность вируса табачной мозаики. Этим неожиданным успехом я был обязан мощной рентгеновской трубке с вращающимся анодом, только что собранной в Кавендишской лаборатории. Эта сверхтрубка позволила мне снимать рентгенограммы в двадцать раз быстрее, чем прежде. За неделю число моих рентгенограмм ВТМ более чем удвоилось.

В то время лаборатория по традиции запиралась в десять часов вечера. Хотя швейцар жил у самых ворот, после этого часа его никто не беспокоил. Резерфорд в свое время считал, что не нужно поощрять ночные бдения, так как теннис — гораздо более подходящее занятие для летних вечеров. И даже через пятнадцать лет после его смерти для засиживающихся допоздна сотрудников лаборатории имелся всего один ключ. Им теперь завладел Хью Хаксли, который доказывал, что мышечные волокна являются живой тканью, а потому к ним неприложимы правила, установленные для физиков. Иногда он одалживал ключ и мне или же сам спускался вниз, чтобы открыть мне тяжелую дверь, выходившую на Фри-Скул-Лэй: Хью не было в лаборатории, когда однажды в июне, поздно вечером, я выключил рентгеновскую установку и проявил рентгенограмму еще одного образца ВТМ. Он был снят под углом около 25°, и в случае удачи я должен был получить рефлексы, характерные для спирали. Посмотрев на свет еще мокрый негатив, я сразу же понял, что мы добились своего. Признаки спирального строения были вне всякого сомнения. Теперь нетрудно будет убедить Луриа и Дельбрюка, что я остался в Кембридже не зря. Хотя была уже полночь, мне не хотелось возвращаться к себе на Теннис-Корт-роуд, и я, счастливый, больше часа бродил по переулкам Кембриджа.

На следующее утро я, изнывая от нетерпения, ждал прихода Фрэнсиса для последней проверки. Когда ему понадобилось меньше десяти секунд на то, чтобы заметить самый важный рефлекс, мои последние сомнения исчезли. Я даже попробовал разыграть Фрэнсиса, сделав вид, будто вовсе не считаю эту рентгенограмму такой уж убедительной, и принялся доказывать, что мое предположение об уютных уголках гораздо важнее. Но едва я произнес эти легкомысленные слова, как Фрэнсис прочел мне проповедь об опасностях некритического увлечения телеологией. Фрэнсис всегда говорил то, что думал, и считал, что и я поступаю так же. Правда, в Кембридже интересные разговоры нередко возникали вокруг какой-либо несообразности, сказанной в надежде, что кто-нибудь примет ее всерьез, но Фрэнсису не было нужды прибегать к такому приему, чтобы оживить разговор. Стоило ему минуту-другую порассуждать о девушках-иностранках, и этого всегда оказывалось достаточно, чтобы поднять настроение даже на самом чинном кембриджском вечере. Теперь, конечно, стало ясно, какую проблему нам следует решать дальше. Из ВТМ в ближайшее время ничего нельзя было больше извлечь. Дальнейшее распутывание подробностей его структуры требовало более специальных знаний, которыми я не располагал. Кроме того, было сомнительно, удастся ли в ближайшие годы даже ценой самых напряженных усилий раскрыть строение его РНК. Путь к ДНК лежал не через ВТМ.

Настал подходящий момент, чтобы поразмыслить о некоторых любопытных закономерностях химии ДНК, впервые замеченных биохимиком Колумбийского университета, австрийцем по происхождению, Эрвином Чаргаффом. Со времени войны Чаргафф и его ученики тщательно исследовали соотношение пуриновых и пиримидиновых оснований в различных препаратах ДНК. И во всех образцах число молекул аденина (А) было очень близко к числу молекул тимина (Т), а число молекул гуанина (Г) — к числу молекул цитозина (Ц). Кроме того, содержание остатков аденина и тимина изменялось в зависимости от происхождения препарата. ДНК одних организмов содержала больше А и Т, других — больше Г и Ц. Чаргафф не дал никакого объяснения этим поразительным результатам, хотя, безусловно, не считал их случайными. Когда я впервые рассказал о них Фрэнсису, они его не заинтересовали, и он продолжал думать о другом.

Однако некоторое время спустя разговоры с молодым химиком-теоретиком Джоном Гриффитом навели Фрэнсиса на мысль, что эти закономерности могут иметь большое значение. Один из этих разговоров завязался за кружкой пива после вечерней лекции астронома Томми Голда о «совершенном космологическом принципе». В изложении Томми эта довольно натянутая идея выглядела настолько правдоподобной, что Фрэнсис задумался о том, не существует ли «совершенного биологического принципа». Зная, что Гриффит интересуется теоретическими схемами репликации генов, Фрэнсис вдруг предположил, что, возможно, «совершенный биологический принцип» и заключается в саморепликации гена, то есть в его способности к точному копированию самого себя при удвоении хромосом в ходе деления клетки. Однако Гриффита эта идея не соблазнила, так как он последние месяцы предпочитал схему, по которой копирование генов происходит путем попеременного образования комплементарных поверхностей.

Эта гипотеза не была новой. В кругах генетиков теоретического склада, ломавших голову над удвоением гена, она была в ходу уже лет тридцать. Суть ее состояла в том, что для удвоения гена требуется образование комплементарной (негативной) копии его, форма которой относится к исходной (позитивной) поверхности, как ключ к замку. Затем эта комплементарная (негативная) копия должна была служить формой (матрицей) для синтеза новой позитивной копии. Однако нескольким генетикам идея комплементарного копирования не импонировала. Ведущим среди них был Г. И. Мёллер, находившийся под влиянием нескольких известных физиков-теоретиков, особенно Паскуаля Иордана, которые считали, что существуют силы притяжения подобного к подобному. Однако Полингу этот прямой механизм внушал отвращение; его особенно возмущало предположение, будто эта идея находит подтверждение в квантовой механике. Перед самой войной он предложил Дельбрюку, от которого узнал про работы Иордана, написать совместно с ним для журнала «Сайенс» статью с категорическим утверждением, что, согласно квантовой механике, механизм удвоения гена связан с синтезом комплементарных копий.

В тот вечер Фрэнсис и Гриффит недолго занимались пережевыванием избитых гипотез. Оба понимали, что сейчас важно установить природу этих сил притяжения. Фрэнсис убежденно доказывал, что специфические водородные связи не могут быть решением проблемы. Они не могут обеспечить необходимую строгую специфичность, потому что, как нам не раз говорили наши приятели-химики, атомы водорода в пуриновых и пиримидиновых основаниях не имеют определенного местоположения, а случайным образом перемещаются с одного места на другое. Фрэнсис предполагал, что вместо них в копировании ДНК участвуют специфические силы притяжения между плоскими поверхностями оснований.

К счастью, как раз такие силы Гриффит был способен рассчитать. Если комплементарная схема была верна, то он должен был обнаружить существование сил притяжения между разными основаниями. Если же происходило прямое копирование, то его расчеты указали бы на наличие притяжения между одинаковыми основаниями.

Фрэнсис и Гриффит расстались поздно вечером, договорившись, что Гриффит посмотрит, можно ли сделать такой расчет.

Несколько дней спустя они встретились в очереди в буфете лаборатории, и Фрэнсис узнал, что, по-видимому, должно существовать притяжение между плоскими поверхностями аденина и тимина. Тот же ход рассуждений указывал на существование притяжения между гуанином и цитозином.

Фрэнсис ухватился за этот ответ. Насколько он помнил, именно эти самые парные основания, согласно данным Чаргаффа, входят в состав ДНК в одинаковом количестве. Он возбужденно заявил Гриффиту, что я говорил недавно что-то такое о неожиданных результатах, полученных Чаргаффом, — правда, он не уверен, действительно ли речь шла об этих парах оснований. Но он проверит, а потом забежит к Гриффиту домой.

За обедом я подтвердил, что результаты Чаргаффа Фрэнсис запомнил правильно. Но он уже несколько утратил доверие к «квантово-механическим» доводам Гриффита. Во-первых, Гриффит, когда его допросили с пристрастием, довольно вяло защищал свой ход рассуждений. Слишком многими переменными пришлось ему пренебречь, чтобы побыстрее проделать расчеты. Кроме того, каждое основание имеет две плоские стороны, и ничто не объясняло, почему избирается только одна из них. Нельзя было исключить и вероятность того, что причина закономерностей Чаргаффа лежит в генетическом коде. Определенные группы нуклеотидов должны каким-то образом кодировать определенные аминокислоты. Одинаковое содержание аденина и тимина могло объясняться каким-то еще не известным факторам, упорядочивающим основания. К тому же Маркхэм заявлял, что если Чаргафф утверждает, будто содержание гуанина и цитозина одинаково, то он абсолютно уверен, что это не так. По мнению Маркхэма, сама методика Чаргаффа неизбежно должна была приводить к недооценке истинного количества цитозина. Тем не менее Фрэнсис еще не собирался совсем отказываться от схемы Гриффита, когда в начале июня в недавно отведенный нам кабинет пришел Джон Кендрью и сообщил, что скоро в Кембридж на один вечер приедет сам Чаргафф. Джон поведет его обедать в Питерхаус, а нас приглашает к себе домой, куда они придут потом. За обедом Джон старался не говорить на серьезные темы и упомянул только, что мы с Фрэнсисом собираемся раскрыть структуру ДНК с помощью молекулярных моделей. Чаргафф — один из виднейших специалистов по ДНК — сначала поморщился, услышав, что какие-то темные лошадки вознамерились выиграть скачку. Но затем Джон заверил, что меня нельзя назвать типичным американцем, и Чаргафф успокоился, сообразив, что ему предстоит беседа с маньяком. Увидев меня, он укрепился в этом убеждении. Он тут же высмеял мою прическу и мой акцент, считая, что раз я приехал из Чикаго, то и вести себя должен соответственно. А когда я вежливо сообщил ему, что отпустил волосы для того, чтобы меня не принимали за американского летчика, он окончательно убедился в моей умственной неполноценности.