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

Уотсон перерисовывал структурные формулы не зря. Нужно было понять, как разместить азотистые основания в срединной части спирали так, чтобы сахаро-фосфатный остов снаружи имел стабильную регулярную структуру. При этом сахарные остатки и фосфатные группы, связанные с азотистыми основаниями, должны по всей цепи формировать одну и ту же пространственную конфигурацию. Трудность здесь в том, что пурины и пиримидины имеют совершенно разную форму. Казалось невозможным приладить их друг к другу, как фрагменты пазла. Стоило повернуть одно азотистое основание на несколько градусов – и не влезает следующее. Выходило, что более крупные основания соприкасаются друг с другом, а между более мелкими получаются промежутки, из-за чего сахаро-фосфатный остов выгибается внутрь. В общем, результаты были плачевные {1085}.

Уотсон также пытался правильно расположить водородные связи, удерживающие вместе две цепи двойной спирали. В то время отсутствовало ясное понимание специфики внутримолекулярных водородных связей, в отличие от межмолекулярных. Подобные химические тонкости превосходили воображение и подготовку Уотсона и Крика, которые лишь год назад отвергали возможность того, что азотистые основания образуют устойчивые водородные связи. Изначально они предполагали, что атом водорода (один или более) в каждом из оснований перемещается {1086}.

Уотсон ознакомился с исследованиями Джона Галланда и Дэниса Джордана из Ноттингемского университета, которые занимались кислотно-основными феноменами применительно к ДНК. Их работы убедили его, что азотистые основания образуют водородные связи между собой и что эти водородные связи существуют при очень низких концентрациях ДНК, а значит, действуют внутримолекулярно {1087}.

Следующие пару дней Уотсон провел в уединении своей квартирки в Клэр-колледже, предаваясь размышлениям и рисуя структурные формулы, но это ничего не дало, и он, решив, что неплохо бы побыть среди людей, отправился на вечеринку студентов Даунинг-колледжа в надежде, «что там будет полно хорошеньких девушек». Увы, вместо ожидаемых хорошеньких девушек там оказалась группа здоровяков-хоккеистов и несколько блеклых «дебютанток», так что Джеймс почувствовал себя лишним и, пробыв сколько требовала вежливость, удалился восвояси. Уходя, он заметил Питера Полинга и уведомил своего беспечного приятеля, что соревнуется с его отцом за Нобелевскую премию {1088}.

Еще с неделю Уотсон провел за рисованием, пока не вспомнил, что в кристаллах чистого аденина его молекулы удерживаются вместе водородными связями, и задался вопросом: что, если в ДНК аденин тоже образует такие связи? Тогда между двумя аденинами имелись бы две водородные связи, образуя симметричную структуру. Такое связывание по принципу «подобное с подобным» должно давать и пары из гуанина, цитозина или тимина. Но при составлении пар из одинаковых азотистых оснований нарушалась конфигурация сахаро-фосфатного остова, который тогда выгибался внутрь либо наружу в зависимости от того, какая пара была внутри – пурины или пиримидины {1089}.

Уотсон решил пока не думать об изменениях сахаро-фосфатного остова ради более общих соображений. Он рассудил, что должны быть причины на то, что в молекуле ДНК переплетены две цепи с одинаковой последовательностью оснований. И возникала привлекательная гипотеза: при делении клетки происходит репликация молекулы ДНК, то есть одна цепь служит матрицей для синтеза другой цепи. Для репликации две одинаковые цепи разделяются, после чего на каждой из них как на матрице создаются две дочерние цепи, из которых образуется молекула ДНК, идентичная исходной, родительской. Правда, было непонятно, почему, скажем, обычная таутомерная форма гуанина не соединяется водородной связью с аденином; напрашивалась возможность и других ошибок соединения в пары. Но Уотсон счел, что, поскольку вероятно участие специфических ферментов, то на этот счет можно особо не тревожиться {1090}.

От напряженных размышлений колотилось сердце, и Джеймс почувствовал, что необходимо отдохнуть. Но сон не шел: перед мысленным взором крутились азотистые основания, фосфаты и сахарные остатки, перемежаясь мечтами о том, что будет, когда придет успех. На следующий день нужно было рассказать Крику о водородных связях между основаниями. Разумеется, они поспорят, и не один раз, но в итоге Крик согласится, и они попразднуют, а дальше будет еще немало напряженной работы, чтобы описать полученные результаты для публикации. В то же время невозможно было уйти от опасения, что вполне удачная идея может оказаться ошибочной {1091}.

[26]

Пары оснований {1092}

Пятница 20 февраля началась для Уотсона с череды повседневных дел. После умывания, которое могло включать, а могло и не включать несколько движений расческой по непослушной шевелюре, он отправился в закусочную Whim подкрепиться яичницей с беконом. Оттуда вернулся к себе, чтобы ответить на письмо Макса Дельбрюка по поводу статьи о конъюгации у бактерий, которую он намеревался опубликовать в Proceedings of the National Academy of Sciences. К статье требовалась рекомендация, причем срочно, чтобы она была напечатана до предстоящего в июле симпозиума в Колд-Спринг-Харборе {1094}. Дельбрюк сообщил Уотсону, что эта работа имеет ряд недостатков, но он все-таки пошлет ее редакторам, и предупредил: «Вам будет полезно узнать, что значит незрелая публикация» {1095}. Несмотря на это предостережение, Джеймс хотел включить статью в свое резюме {1096}. Хотя слова Дельбрюка вызывали тревогу, он был поглощен забрезжившим просветом в поисках структуры ДНК. Внутренний голос призывал его пренебречь академическими правилами, игнорируя потенциальные издержки неудачи. И он беспечно отмахнулся от того, что статью печатать вряд ли стоило, рассудив: «Я еще молод, так что если совершу такую глупость, как опубликование дурацкой идеи, то успею образумиться, прежде чем моя карьера непоправимо свернет не в ту сторону» {1097}.

Уотсон написал Дельбрюку, что уверен в своей статье, и, не удержавшись, добавил о работе над структурой ДНК, в том числе что только что придумал красивую структуру, совершенно непохожую на модель Полинга. Также он сообщил о найденных в статье Полинга и Кори ошибках и прошелся в адрес Розалинд Франклин – мол, пусть у Полинга и неправильная модель, но она, по крайней мере, изложена в духе, который следовало бы перенять тем в Королевском колледже, кто занимается чистой кристаллографией. Еще он пожаловался, что больше года не имел возможности заниматься ДНК из-за того, что в Королевском колледже не хотят ни конкуренции, ни сотрудничества, а когда Полинг взялся за структуру нуклеиновых кислот, Брэгг наконец позволил ему вернуться к теме ДНК. И заключил: «Я намерен работать над этим, пока решение не будет найдено» {1098}.