Избегайте занудства. Уроки жизни, прожитой в науке - [40]

Теперь вдруг оказалось, что для выяснения трехмерной структуры ДНК лучше всего строить молекулярные модели, используя уравнения Кокрана и Крика. Еще за год до этого применять такой подход не имело смысла, потому что природа ковалентных связей, которые соединяют друг с другом нуклеотиды в каждой цепочке ДНК, была неизвестна. Но благодаря результатам, полученным исследовательской группой Алекса Тодда тоже в Кембридже, в расположенной неподалеку химической лаборатории, теперь было ясно, что нуклеотиды в ДНК соединены 3'-5'-фосфодиэфирными связями. Построение моделей давало нам подход, альтернативный тому, который использовали в Лондонском королевском колледже, где особое внимание уделяли деталям рентгенограмм.

Фрэнсис не смог поехать в Лондон в день доклада Франклин, и я, хотя по-прежнему путался в кристаллографических терминах, таких как "асимметричная единица" и "единичная ячейка", поехал один. В результате на следующее утро я ввел Фрэнсиса в заблуждение, доложив ему, что, согласно результатам Розалинды, ДНК связывает очень мало воды. Моя ошибка всплыла только через неделю, когда Розалинда и Морис приехали из Лондона, чтобы посмотреть на трехцепочечную модель, которую мы в спешке соорудили. В этой модели углеводно-фосфатный скелет цепочек ДНК располагался в центре, а азотистые основания смотрели наружу. Увидев эту модель, Розалинда немедленно объявила ее замысел ошибочным, сказав нам, что фосфатные группы расположены в молекулах ДНК снаружи, а не внутри. Кроме того, согласно нашей модели, ДНК была почти безводной, в то время как в действительности она сильно гидратирована. При этом у нас осталось отчетливое впечатление, что группа из Королевского колледжа изучение структуры ДНК считала исключительно их делом, к которому незачем было привлекать коллег из другого подразделения МИС в Кембридже. Вскоре мы узнали, что сэр Лоуренс Брэгг был того же мнения: он велел нам воздержаться от дальнейшей работы над моделями ДНК. Стремление сохранить хорошие отношения с другой группой, финансируемой МИС, было для Брэгга лишь одной причиной удерживать нас от этой работы. Другая причина была в том, что он хотел, чтобы Фрэнсис сосредоточился исключительно на своей диссертации и поскорее ее закончил.

Однако эта неудача не постигла бы нас, если бы Фрэнсис и я с самого начала рассуждали как химики. Даже без рентгенограмм Королевского колледжа в химической литературе было достаточно данных, которые могли послужить ключом к разгадке структуры ДНК, приводя к заключению, что это должна быть двойная спираль. Нам с самого начала нужно было ограничиться моделями, в которых расположенные снаружи углеводно-фосфатные скелеты цепочек были бы соединены друг с другом водородными связями между расположенными в центре основаниями. Убедительные физико-химические свидетельства этого были получены вскоре после войны в экспериментах Джона Галланда. В 1946 году в его лаборатории в Ноттингеме было показано, что в нативных молекулах ДНК основания расположены так, что между ними не происходит обмен атомами водорода. Эти данные заставляли предположить, что водородных связей между азотистыми основаниями в молекуле ДНК довольно много. Все это можно было без труда узнать, так как эти результаты были опубликованы издательством Кембриджского университета в посвященном нуклеиновым кислотам сборнике материалов симпозиума, проведенного Обществом экспериментальной биологии в 1947 году.

К тому же, учитывая высказанное еще до войны Лайнусом Полингом и Максом Дельбрюком предположение, что в копировании молекул вещества наследственности участвуют комплементарные структуры, у нас с Фрэнсисом были основания сосредоточиться на двухцепочечных, а не на трехцепочечных моделях. Рассуждая в этом ключе, мы бы поняли, что каждое азотистое основание в молекуле ДНК должно быть связано водородными связями исключительно с основанием, комплементарным ему по строению. При этом экспериментальные данные, указывающие на этот вывод, тоже были опубликованы. Эти данные были получены в основном в нью-йоркской лаборатории австрийского химика Эрвина Чаргаффа. Он показал, хотя и не осознал всего значения этого вывода, что пуринового основания аденина в ДНК примерно столько же, сколько пиримидинового основания тимина, а второго пуринового основания, гуанина, в свою очередь, примерно столько же, сколько второго пиримидинового основания, цитозина.

Конкретное строение каждой из этих пар оснований должно было определяться тем, где именно в каждом основании располагаются атомы, способные образовывать водородные связи. В 1951 году лишь немногие химики достаточно хорошо знали квантовую механику, чтобы прийти к этому умозаключению. Поэтому той осенью нам стоило обратиться за советом к кому-то из тех нескольких британских химиков, которые были обучены этой эзотерической дисциплине. Оглядываясь назад, становится ясно, что сотрудникам лаборатории Алекса Тодда после того, как они определили положение ковалентных связей в молекуле ДНК, следовало бы перейти к определению трехмерной структуры этой молекулы. Но в те дни даже лучшие из химиков-органиков считали, что такие вопросы лучше оставить кристаллографам — специалистам по рентгеноструктурному анализу, большинство из которых, в свою очередь, думали, что им еще не время браться за биологические макромолекулы. Эта область поэтому оставалась в некотором смысле никем не занятой.