Избегайте занудства. Уроки жизни, прожитой в науке - Джеймс Д. Уотсон

Что еще важнее, спартанский письменный стол Джерри Донохью находился не дальше двенадцати футов от моего стола и от стола Фрэнсиса в то время, когда его глубокие познания в квантовой химии заставили меня прекратить свои первоначальные попытки сконструировать двойную спираль, в которой подобное притягивалось к подобному при образовании пар оснований (например, А-А, Т-Т). Кавендишская лаборатория привлекала тогда людей мыслящих и готовых спорить. У Лайнуса Полинга в Калтехе была, напротив, химическая теплица, населенная смертными, над которыми витал бог, не видящий нужды выслушивать чужие мнения. Если бы Лайнус провел той осенью всего несколько дней в библиотеках Калтеха и внимательно ознакомился с литературой по ДНК, то весьма вероятно, что ему пришла бы в голову идея пар азотистых оснований, и сегодня он был бы знаменит открытием не только а-спирали, но и двойной спирали.

Почти у всех, кто заходил в наш ставший теперь еще теснее кабинет в Кавендишской лаборатории посмотреть на большую трехмерную модель, сделанную в начале апреля, вызывало восторг то, что эта модель собой подразумевала. Все сомнения в том, что именно ДНК, а не белок является носителем генетической информации, внезапно исчезли. Комплементарность последовательностей азотистых оснований на противолежащих цепочках двойной спирали, судя по всему, вполне соответствовала теоретическому предположению Полинга-Дельбрюка о копировании генов посредством создания комплементарных посредников. Двойные спирали ДНК, существующие в природе, должны состоять из кодирующей цепочки, соединенной водородными связями с комплементарной ей производной цепочкой, синтезированной на ее матрице. На два из трех больших вопросов молекулярной генетики — каково строение ДНК и как она копируется — внезапно нашелся ответ благодаря открытию соединенных водородными связями пар азотистых оснований.

При этом еще предстояло установить, каким образом информация, передаваемая последовательностью четырех азотистых оснований ДНК (аденина, гуанина, тимина и цитозина), определяет порядок аминокислот в полипептидах, производимых отдельными генами. Было известно, что аминокислот двадцать, а азотистых оснований всего четыре, следовательно, группы из нескольких оснований должны были определять, то есть кодировать, одну аминокислоту. Я поначалу считал, что лучшим подходом к изучению языка ДНК должны оказаться не дальнейшие исследования ее структуры, а исследования трехмерной структуры химически близкородственной ей рибонуклеиновой кислоты (РНК). Мое решение оставить ДНК и обратиться к РНК было связано со сделанным уже за несколько лет до этого наблюдением, что полипептидные (белковые) цепочки не собираются непосредственно на содержащих ДНК хромосомах. Вместо этого они синтезируются в цитоплазме на небольших РНК-содержащих частицах, называемых рибосомами. Еще до того, как мы открыли двойную спираль, я предполагал, что наследственная информация, записанная на ДНК, должна передаваться цепочкам РНК с комплементарной последовательностью, которые, в свою очередь, играют роль непосредственных матриц для синтеза полипептидов. В то время я наивно полагал, что аминокислоты связываются со специфическими углублениями, линейно расположенными на поверхности РНК, входящей в состав рибосом.

Следующие три года рентгеноструктурных исследований (первые два в Калтехе, а третий — снова в том же подразделении в английском Кембридже, где ко мне присоединился выучившийся у Полинга и в гарвардской Медицинской школе Алекс Рич), к нашему разочарованию, так и не позволили построить правдоподобную трехмерную модель РНК. Хотя РНК, полученная из разных источников, давала одну и ту же общую дифракционную картину, рассеянный характер этой картины никак не позволял уверенно судить о том, включает дающая его структура одну или две цепочки.

Бесстрашный Альфред Тиссьер над рекой Гильгит на севере Пакистана.

К началу 1956 года я решил, что, когда осенью того года начну преподавать в Гарварде, мне стоит переключиться с рентгеноскопических исследований РНК на биохимические исследования рибосом. Более выполнимую исследовательскую задачу тогда искал также швейцарский биохимик Альфред Тиссьер, в то время изучавший окислительный метаболизм в Институте Мольтено в Кембридже. Он уже имел дело с рибосомами бактерий, и ему понравилась идея заняться изучением механизма их работы по другую сторону Атлантики, в другом Кембридже[14].

Альфред происходил из старинного рода из кантона Вале, долгое время владевшего банком в Сьоне. Когда Альфреду было меньше года, случилось несчастье: его отец, банкир, умер от гриппа во время великой эпидемии 1918 года. Намного позже полученное Альфредом небольшое наследство позволило ему владеть блестящим "бентли", который он парковал на другом берегу реки Кем на территории, прилежащей к школе, где учились мальчики из знаменитого хора Королевского колледжа. Источником еще большей гордости, чем машина, было для Альфреда его избрание в 1950 году членом британского Альпийского клуба. Благодаря его опыту сложных восхождений на южный склон горы Тешхорн и на северный гребень горы Дан-Бланш его пригласили принять участие в рекогносцировочной швейцарской экспедиции 1951 года на Эверест. Альфред с сожалением отказался, решив, что для него важнее исследования, которыми он занимался в Институте Мольтено и благодаря которым в 1952 году получил исследовательскую стипендию Королевского колледжа. Однако альпинизм всегда оставался важной частью его жизни. Летом 1954 года он принял участие в организованной Альпийским клубом рекогносцировке горы Ракапоши в Пакистане — одного из самых устрашающих пиков Каракорума высотой почти восемь тысяч метров.

После моего перехода в Гарвард моим преемником в роли генетика в нашем подразделении в Кембридже должен был стать уроженец Южной Африки Сидни Бреннер. Мы встретились, когда он работал над диссертацией в Оксфорде, получив медицинское образование в Йоханнесбурге. Весной 1953 года Сидни был одним из тех, кто приехал в Кембридж, чтобы взглянуть на нашу большую молекулярную модель двойной спирали. Однако по-настоящему он вошел в нашу с Фрэнсисом жизнь летом 1954 года, в Вудс-Хоул на полуострове Кейп-Код, где мы обсуждали генетический код с русского происхождения физиком-теоретиком Джорджем Гамовым, одним из авторов теории Большого Взрыва. Сидни тогда изучал генетику бактерий в Колд-Спринг-Харбор и приехал на несколько дней в Вудс-Хоул, где произвел огромное впечатление на Гамова и на Фрэнсиса, на лету схватывая их идеи и тут же предлагая эксперименты для их проверки.

Гамов, тогда профессор в Университете Джорджа Вашингтона, заинтересовался двойной спиралью, когда прочитал летом 1953 года нашу вторую статью в Nature на эту тему ("Генетическое значение структуры ДНК"). К началу 1954 года его первоначальные идеи, которые могли показаться безумными, выкристаллизовались в четкие представления о механизме работы генетического кода, согласно которым порядок аминокислот в полипептидных цепочках определяется последовательностью из неперекрывающихся триплетов нуклеотидов. Приехав в начале мая 1954 года в Беркли, где Джордж проводил свой годичный отпуск, я предложил ему организовать клуб из двадцати человек, ищущих разгадку генетического кода, по одному на каждую аминокислоту. Джордж немедленно одобрил эту идею, увлеченно предвкушая разработку дизайна галстуков и канцелярских принадлежностей для нашего Клуба галстуков РНК.