От Дарвина до Эйнштейна. Величайшие ошибки гениальных ученых, которые изменили наше понимание жизни и вселенной
Шрифт:
Вооружившись снимками Астбери, где был отчетливо виден период примерно в 3,4 ангстрема, Полинг 26 ноября занялся наконец грязной работой: стал подсчитывать параметры структуры ДНК. На основе измерений плотности, проделанных Астбери и Белл [238] , и расчетов диаметра нити, которые проделал Уильямс, Полинг приблизительно оценил, что длина одного остатка по оси волокна составляет 1,12 ангстрем, то есть практически точно треть периода на рентгеновском снимке (3,4 ангстрема). Это и подтолкнуло его к неожиданному выводу: «Цилиндрическая молекула состоит из трех цепочек, обернутых друг вокруг друга… и каждая цепочка формирует спираль» [239] . Иначе говоря, Полинг убедил себя, что спираль из двух нитей даст недостаточную плотность, и предпочел архитектуру из трех переплетенных спиралей. Эта структура и стала известна как тройная спираль.
238
Пример
239
Pauling and Corey 1952.
Следующей задачей, с которой предстояло разобраться, была природа собственно «каркаса» конструкции из трех спиральных цепочек. Вопрос состоял в том, какой из трех известных компонентов нуклеотидов (основания, сахара или фосфатные группы) формирует этот «каркас». Полинг и Кори решили прибегнуть к методу исключения.
«По причине разнородности пурино-пиримидиновую группу [основания] невозможно уложить вдоль оси спирали так, чтобы могли создаваться необходимые связи между остатками сахаров и фосфатными группами. Кроме того, маловероятно, чтобы ядро молекулы составляли сахара… форма ее… такова, что плотно уложить подобные группы вдоль оси спирали затруднительно, и не удалось обнаружить никакого приемлемого способа их уложить… Мы делаем вывод, что «ядро» молекулы, вероятно, сформировано из фосфатных групп [240] . (Выделено мной. – М. Л.)»
240
Ibid.
Теперь общая картина выглядела примерно следующим образом: фосфатные группы были расставлены по оси спирали, их окружали сахара, а основания радиально торчали наружу. Тройная спираль молекулы держалась на водородных связях между фосфатными группами разных цепочек.
Выглядело это многообещающе, однако Полинг заметил и недочеты. Трем цепочкам фосфатов в центре молекулы было так тесно, что это было похоже на соревнование, сколько человек удастся втиснуть в телефонную будку. Полинг знал, что фосфатный ион имеет форму тетраэдра: в центре – атом фосфора, а его окружают четыре атома кислорода, расположенные на вершинах пирамиды. Весь декабрь Полинг, Кори и химик Вернер Шомакер пытались так и сяк сплющить, скрутить и смять эти тетраэдры, чтобы они лучше помещались в структуру молекулы. В процессе Полинг руководствовался той же интуицией, которая недавно обеспечила ему триумфальный успех с альфа-спиралью. Он был убежден, что если ему удастся найти структурно-химическое решение, в целом соответствующее рентгеновским данным, все остальные проблемы решатся сами собой, дайте только срок. Например, оставался вопрос, как такая модель допускает существование натриевой соли ДНК, поскольку места для ионов натрия в центре точно не оставалось. Ответа на этот вопрос Полинг не знал, но предполагал, что ответ придет, как только прояснится общая архитектура. Трудился он не покладая рук, день и ночь. В Рождество он даже собрал коллег в своей лаборатории на неофициальную презентацию модели [241] . К концу месяца он решил, что в целом уловил суть. В последний день 1952 года Полинг и Кори направили в печать статью «Предполагаемая структура нуклеиновых кислот». Начиналась эта статья со слов «Нуклеиновые кислоты как составляющие живых организмов по важности сравнимы с белками». Далее следовало несколько более осторожных фраз.
241
Judson 1996, p. 131, услышал об этой встрече со слов одного ученого, который в ту зиму работал в Калифорнийском технологическом институте. Если вспомнить политические неприятности, которые были тогда у Полинга, очевидно, что ему хотелось поднять себе настроение.
«Мы предлагаем перспективную модель структуры нуклеиновых кислот… это первая точно описанная модель структуры нуклеиновых кислот, которую предложили исследователи. Структура соответствует некоторым характерным чертам рентгеновских снимков, однако точные расчеты плотности еще предстоит проделать, и правильность этой модели пока нельзя считать доказанной.»
Иначе говоря, некоторые углы еще предстояло загладить, но Полинг хотел установить свое первенство и застолбить участок.
Несмотря на довольно-таки робкую интонацию этой научной статьи, в личном общении Полинг держался гораздо самоувереннее. В письме шотландскому биохимику (впоследствии нобелевскому лауреату) Александеру Тодду, датированном 19 декабря 1952 года, Полинг писал: «Мы считаем, что открыли структуру нуклеиновых кислот. Думаю, что рукопись с описанием этой структуры мы опубликуем примерно через месяц, но я практически уверен, что структура, которую мы открыли, верна… Эта структура очень красива» [242] . В тот же день он написал Генри Аллену Моу [243] , президенту фонда Гугенхейма, и повторил эту же фразу: «Я считаю, что открыл структуру
242
Письмо Полинга Тодду можно найти на сайте Государственного университета штата Орегон: http://osulibrary.orst.edu/specialcollections/coll/pauling/dna/corr/sci9.001.16-lp-todd-19521219.html
243
Это письмо также можно найти на сайте Государственного университета штата Орегон: http://osulibrary.orst.edu/specialcollections/coll/pauling/dna/corr/sci14.014.7-lp-moe-19521219.html
Другой постоянный корреспондент Полинга, его сын Питер, по счастливой случайности, всего за несколько месяцев до этого приехал в Кембридж, чтобы работать под началом Джона Кендрю. У Питера был стол в кабинете, который он делил еще с четырьмя сотрудниками. Вот что он пишет: «Слева, у окна, сидит болтун по имени Фрэнсис Крик. Справа – стол, который иногда занимает Джим Уотсон. Еще в кабинете временно работает Джерри Донохью, которого я хорошо знаю, потому что он давно сотрудничает с Калифорнийским технологическим институтом, и, наконец, Майкл Блюм, младший сотрудник Джона Кендрю» [244] . В ту эпоху, до всякой электронной почты, Питер благодаря постоянной переписке с отцом стал основным каналом связи между Калифорнийским технологическим институтом и Кембриджем. Поэтому, как только Лайнус сообщил Питеру, что написал статью о структуре ДНК, тот попросил экземпляр. Это было 13 января 1953 года. В своем письме с просьбой Питер сделал приписку, которая очень красноречиво говорит, под каким давлением работали тогда английские ученые: «Сегодня мне рассказали одну историю. Знаешь, как пугают детей: “Веди себя хорошо, а то придет страшный великан и заберет тебя”. Так вот, уже больше года Фрэнсис [Крик] и все прочие то и дело приговаривают сотрудникам Королевского колледжа, которые занимаются нуклеиновыми кислотами: “Надо постараться как следует, а то нуклеиновыми кислотами, чего доброго, займется Полинг!”» [245]
244
Pauling, p. 1973.
245
Письмо Питера Полинга Лайнусу, Аве Хелен и Креллину Полингам: http://osulibrary.orst.edu/specialcollections/coll/pauling/dna/corr/bio5.041.6-peterpauling-paulings-19530113.html
Неудивительно, что когда Питер рассказал Уотсону и Крику, что Полинг открыл структуру ДНК, у них земля ушла из-под ног. У всех сотрудников Кембриджа еще свежа была память о его триумфе с альфа-спиралью, поэтому молодые люди сразу испугались, не станет ли это катастрофическим дежавю. Двадцать третьего января Питер снова написал Лайнусу, на сей раз с жалобой: «Грустно, что здесь нет Джима Уотсона [Уотсон ненадолго уехал в Милан]. Без него скучно. Нечем заняться. Да и интересных девушек тут нет, только восторженные дурочки, которых интересует исключительно секс, причем так, вообще» [246] .
246
Письмо Питера Полинга Лайнусу и Аве Хелен Полинг.
Две недели, которые прошли между тем, как Питер попросил у отца копию статьи, и прибытием рукописи, стали для Уотсона и Крика вечностью. Когда Питер наконец принес статью, Уотсон подскочил к нему, выдернул ее у него из кармана пальто и жадно пробежал краткое содержание и введение. Потом он несколько минут изучал иллюстрации – и глазам своим не верил. Структура, которую предлагал Полинг, с фосфатами в центре и основаниями снаружи, оказалась поразительно похожа на его с Криком нежизнеспособную модель. Модель Полинга была полнейшей нелепицей!
Глава 7. Чья же это ДНК?
Бедствия бывают двух видов: наши собственные несчастья и удачи ближних.
Вывод, что модель ДНК Полинга неверна, Уотсон сделал не только потому, что она состояла из трех цепочек. Просто молекула нуклеиновой кислоты, которая получилась у Полинга, вообще не была кислотой. То есть при растворении в воде она не могла выделять ионы водорода. Атомы водорода в ней были прочно связаны с фосфатными группами, отчего те становились электрически нейтральными, в то время как в любом учебнике по элементарной химии – в том числе и в книге самого Полинга! – говорится, что фосфаты должны быть заряжены отрицательно (водный раствор кислоты сильно ионизирован). И вообще извлечь эти атомы водорода было невозможно, поскольку именно они служили своего рода замками, скрепляющими три цепочки при помощи водородных связей.
Молчать о ляпсусе подобного масштаба Уотсон и Крик, конечно, не могли. Величайший в мире химик построил совершенно несостоятельную модель, причем она была неверна не из-за какой-то биологической тонкости, а из-за дурацкой ошибки в самой что ни на есть элементарной химии. Уотсон, по-прежнему не веря своим глазам, бросился к кембриджскому химику Рою Маркхэму [247] и в лабораторию органической химии – спросить там, есть ли какие-нибудь сомнения в том, что ДНК в том виде, в каком она встречается в природе, представляет собой соль кислоты. К полному удовольствию Уотсона, все подтвердили, что произошло немыслимое: Полинг грубо ошибся в элементарной химии.
247
Описано в Watson 1980, p. 94.