Мейер Фридман - Десять величайших открытий в истории медицины
«Может быть, настанет день, когда ты объяснишь мне эпохальное значение двойной спирали и т. д. Если бы это не придумали во вторник, то вполне могли бы придумать в какой-то другой лаборатории в среду или в четверг.
Пребывающий в растерянности, твой Колин».
Конечно, и Маклеод, и Маклин Маккарти испытали нечто большее, чем легкую обиду, по поводу того, что их открытие роли ДНК в передаче наследственной информации почти не привлекло внимания. В 1970 году нобелевский лауреат Уэнделл Стенли отмечал, что сообщение, сделанное этими учеными в 1944 году, оказалось «неоткрытым открытием». Однако это утверждение Стенли следует назвать непростительно неверным. Он знал лучше многих, что, прочитав статью Эвери, ворчливый биохимик из Колумбийского университета Эрвин Чаргафф немедленно бросил все свои исследования и посвятил себя изучению химической структуры ДНК. В 1949 году Чаргафф опубликовал первое сообщение о том, что в молекуле ДНК содержится равное количество аденина и тимина, а также гуанина и цитозина (правило Чаргаффа). Позже Уотсон, Крик и Уилкинс признали ключевое значение этой работы для их собственных исследований структуры ДНК.
Непреходящее значение открытия 1944 года легко понять, если вспомнить, как об этом пишет Джеймс Уотсон в «Двойной спирали»: именно указание на роль ДНК как молекулы-носителя наследственности, подтолкнуло Уотсона и Крика в 1951 году заняться изучением ее молекулярной структуры.
Итак, структура ДНК и ее генетические функции были открыты менее чем через десять лет после судьбоносной публикации. Этот срок не так уж велик для выдающегося достижения — достаточно вспомнить о том, что между открытием метода выращивания культур тканей и началом применения вакцины против полиомиелита прошло сорок два года.
Когда мы вспоминаем встречи с Морисом Уилкинсом, нам в голову неизменно приходят эти строчки из стихотворения Джона Китса:
Да, Меланхолии горят лампады
Пред алтарем во храме Наслаждений…
Трудно сказать, почему именно эти слова всплывают в памяти, когда мы думаем о великом ученом. Может быть, все дело в том, что мы сразу же вспоминаем о глубокой грусти, которую Уилкинс испытывал в молодости, наблюдая, как его сестра борется с тяжелой, неизлечимой болезнью. Кроме того, в 1953 году на его долю выпало то, что сэр Лоренс Брэгг назвал «просто ужасным невезением»[155]. Позже мы вернемся к этому событию. Но, скорее всего, мы вспомнили строки Китса после рассказа Уилкинса о том, как ему трудно быть веселым, потому что «грусть как-то привычнее».
Однако довольно грустить. Нам предстоит рассказать историю, начатую и почти законченную Уилкинсом, историю об окончательном этапе разгадки тайны жизни — тайны молекулярной структуры ДНК.
Наполеон никогда бы не сделал родившегося в Новой Зеландии полуирландца, полуангличанина Мориса Уилкинса своим маршалом, хотя прозорливость Уилкинса как ученого превосходила полководческую прозорливость Наполеона. Уилкинс обладал целым рядом выдающихся дарований, но к их числу не относилось тщеславие. Как правило, сдержанный, говоривший неспешно и тихо, утонченно красивый человек с глубоко посаженными светло-голубыми глазами и прямым тонким носом, Уилкинс казался именно тем, кем он и был, — вдумчивым, эрудированным ученым.
Наша история начинается в 1944–1945 годах, когда Уилкинс работал над Манхэттенским проектом в Беркли, пытаясь выделить различные изотопы урана. Незадолго до этого он развелся с молодой женой-американкой и, наверное, по вечерам чувствовал себя одиноко. Именно в один из таких долго тянувшихся вечеров ему в руки попала тонкая книжка Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь?»[156].
Уилкинс считает, что, именно прочитав эту книгу, он решил, что после войны обязательно займется изучением генов. Он читал также и об открытии группы Эвери. Таким образом, уже в 1946 году, основываясь на гипотезах Шрёдингера и результатах группы Эвери, Уилкинс четко сформулировал для себя революционную мысль: ДНК является носителем наследственности.
Большой удачей для него стал переезд в 1947 году вместе со своим руководителем, знаменитым Джоном Рэндоллом, в Лондон, где они начали работать в Королевском колледже. Рэндолл не только заведовал отделением физики, но и сумел наладить отношения с суровым и очень консервативным Советом по медицинским исследованиям (СМИ), от которого зависело финансирование первой в Англии биофизической лаборатории. До ее создания биологи, врачи и даже биохимики считали, что в медицинских исследованиях физики совершенно бесполезны. На самом деле вполне вероятно, что члены СМИ согласились поддержать инициативы Рэндолла не потому, что ожидали каких-то особых результатов, а потому, что увидели возможность так поблагодарить Рэндолла от имени всей медицинской общественности за спасение Англии от разрушения бомбардировщиками люфтваффе — все знали, что Рэндолл был одним из изобретателей многорезонаторного магнитрона, ключевого элемента радаров.
Таким образом, начиная с 1947 года Рэндолл выполнял две функции: заведовал отделением классической физики в Королевском колледже и курировал отделение биофизики, финансируемое СМИ.
А стать заместителем директора отделения биофизики Рэндолл пригласил молодого Мориса Уилкинса (ему был тогда тридцать один год). Рэндоллу нравилось, чтобы ученые, работавшие под его началом, были не только умными, но и лояльными. Уилкинс, с которым он общался еще до войны в Бирмингеме и после войны в Сент-Эндрюсе, оказался идеальным заместителем. Следует отдать должное Рэндоллу: он знал, что Уилкинс считает необходимым исследовать структуру ДНК, чтобы понять, каким образом она переносит генетическую информацию, и благосклонно отнесся к этой идее.
Несмотря на то что руководство двумя организациями занимало почти все его время, Рэндолл по-прежнему стремился лично участвовать в исследовательской работе. Он решил заняться изучением физической структуры луковицеобразной головки сперматозоида, в которой, как он знал, сосредоточено основное количество нуклеопротеина. Прежде всего он начал изучать головку сперматозоида под электронным микроскопом. В 1950 году он попросил студента-дипломника Реймонда Гослинга исследовать структуру головки того же сперматозоида с применением рентгеновской спектрографии. На тот момент Гослинг практически ничего не знал об этой методике, однако один из самых талантливых физиков в лаборатории Рэндолла, Алекс Стоукс, немного разбирался в технике изучения разных химических субстанций с помощью рентгеновских лучей. Рэндолл попросил его познакомить Гослинга с этой почти неизвестной дисциплиной на стыке физики и химии.
Гослинг, быстро освоив азы рентгеновской дифрактографии, был вынужден признать, что имеющееся в его распоряжении устаревшее оборудование не позволяет добиться удовлетворительного качества фотодиаграмм головок сперматозоидов. От безысходности он попросил у Уилкинса немного материала ДНК, чтобы сравнить рентгеновские дифрактограммы ДНК с полученными им немногочисленными дифрактограммами сперматозоидов.
Уилкинс получил небольшое количество ДНК вилочковой железы теленка от швейцарского физика Рудольфа Зигнера — тот так гордился чистотой и физической целостностью полученной им ДНК, что в мае 1950 года привез ее образцы в Лондон на встречу с коллегами-учеными. Уилкинс стал одним из тех, кому посчастливилось получить драгоценную субстанцию.
Тот факт, что Уилкинс получил в свое распоряжение столь тщательно выделенную ДНК, можно считать невероятной удачей. Если бы к нему в руки не попал именно этот образец, история открытия структуры ДНК могла бы пойти по совершенно иному пути. Уилкинс располагал и другими образцами ДНК, но именно ДНК Зигнера позволила ему выделить единичные, тончайшие, длинные волокна из общей желеобразной массы ДНК с помощью простой стеклянной палочки.
Поскольку вопрос о том, какого рода картинку можно получить при исследовании ДНК с помощью рентгеновских лучей, интересовал Уилкинса куда больше, чем Гослинга, он согласился дать Гослингу тонкое волокно ДНК. Первая дифрактограмма, полученная Гослингом, оказалась очень плохого качества, но это не обескуражило Уилкинса. Он прекрасно знал, что еще в 1939 году У. Т. Астбери, а затем, в 1947 году, С. Фурберг с помощью этой методики выяснили несколько важных фактов относительно физического расположения молекул, образующих огромную макромолекулу ДНК. Астбери определил, что расстояние между нуклеотидами в ДНК составляет 3–4 ангстрема, а Фурберг даже предположил, что ДНК может иметь спиралеобразную структуру.
В конце концов, именно Гослинг нашел способ получения хорошей рентгеновской диаграммы ДНК: он собрал вместе тридцать пять тончайших волокон ДНК, полученных Уилкинсом. Это произвело впечатление не только на Уилкинса, но и на Стоукса и, вероятно, на Рэндолла. Не исключено, что именно первая дифракционная фотография заставила Рэндолла весной 1950 года предложить трехлетнюю стипендию Розалинд Франклин. Рэндолл знал, что Франклин — опытный специалист по рентгеновской кристаллографии; Уилкинса и Гослинга можно было в лучшем случае назвать умными любителями в этой изящной, но тогда довольно-таки экзотичной области науки. Позже мы расскажем о Розалинд Франклин более подробно.
