Что за безумное стремленье! - Фрэнсис Крик

Приведенный выше пример с ДНК гипотетический, но попадать таким образом впросак мне приходилось неоднократно. Эксперименты показали, что существуют транспортные молекулы РНК (тРНК), что с ними как-то связаны аминокислоты и что, по-видимому, имеется множество типов молекул тРНК, каждому из которых соответствует своя аминокислота. Следующим логичным шагом было выделить хотя бы один тип тРНК из числа остальных, чтобы узнать о нем побольше, поскольку очевидно, что работать с чистой разновидностью проще, чем со смесью.

Проблема заключалась в том, как разделить такую смесь. Я рассуждал в уме, что, поскольку все молекулы тРНК выполняют сходную функцию, в первую очередь задачу вписаться в заданное место (или несколько мест) на рибосоме, они все должны быть очень похожи друг на друга, и их будет трудно рассортировать. Единственным способом это сделать, как мне казалось, было как-нибудь уцепиться за аминокислоту, присоединенную к РНК, если поискать аминокислоту с подходящим радикалом, одновременно химически активным и специфичным, – такую как цистеин. Я даже пытался проделать это экспериментально.

Мое рассуждение не было совсем уж глупостью, но тем не менее оказалось неверным. В ту пору я не мог знать, что у большинства молекул тРНК не одно видоизмененное основание. Эти модификации меняют их поведение на хроматографии и, таким образом, позволяют разделить их гораздо более простыми методами фракционирования, поскольку для начала нам нужна лишь одна разновидность. Нет нужды заранее уточнять, какую из тРНК изучать, – мы просто проведем опыты с той, которую легче всего получить. Как обнаружил молекулярный биолог Боб Холли, таковой оказалась тРНК аланина, которая на хроматографической колонке отделилась от остальных. Очередная мораль для экспериментаторов: будьте рассудительны, но не слишком увлекайтесь отрицательными доводами. Испытайте все возможное и посмотрите, что получится. Теоретики чаще всего не любят такой подход.

Путь к успеху в теоретической биологии, таким образом, чреват ловушками. Можно запросто сделать убедительные упрощающие допущения, провести тщательные математические расчеты, которые в грубом приближении как будто бы сходятся с экспериментальными данными, по крайней мере с некоторыми, и решить, что это достижение. Но вероятность, что от такого подхода будет польза – кроме ублажения самолюбия теоретика, – весьма невелика, особенно в биологии. Более того, к своему удивлению, я обнаружил, что многие теоретики не понимают разницы между моделью и демонстрацией, часто их путая.

В моей терминологии демонстрация значит то же самое, что «авось-теория» (описанная выше на с. 169). То есть она не претендует на приближение к верному ответу, но просто демонстрирует возможность построения такой теории в принципе. В некотором смысле это всего лишь доказательство бытия[41]. Любопытно, но в научной литературе имеется реальный пример подобной демонстрации применительно к генам и ДНК. Выдающийся генетик Лайонел Пенроуз, умерший в 1972 г., в зрелые годы занимал престижную должность профессора Гальтоновской лаборатории генетики в Университетском колледже в Лондоне. Его интересовала возможная структура гена (о ней в ту пору задумывались не все генетики). Кроме того, он любил выпиливание лобзиком по фанере. Он выпилил ряд моделей, демонстрирующих, как могут реплицироваться гены. У деревянных деталек были хитроумные конфигурации, с крючочками и другими приспособлениями, так что, если их встряхнуть, они рассыпались и соединялись заново занимательным образом. Он описал их в научной публикации, а также в более популярной статье для Scientific American. Эта история упомянута в его некрологе, написанном для Королевского общества его сыном Роджером Пенроузом, выдающимся математиком и физиком-теоретиком.

С Лайонелом Пенроузом и его модельками меня познакомил зоолог Мердок Митчисон. Из вежливости я попытался выказать интерес, но мне было трудно воспринимать все это всерьез. Мне это казалось нелепым, ведь дело было в середине 1950-х гг., после нашей публикации о двойной спирали ДНК. Я попытался привлечь внимание Пенроуза к нашей модели, но его гораздо больше увлекали его собственные «модели». Он полагал, что они могут иметь значение для реконструкции начального этапа происхождения жизни, до появления ДНК.

Его деревяшки, насколько я мог судить, не имели внятного отношения к известным (или неизвестным) химическим соединениям. Вряд ли он и правда считал, что гены сделаны из дощечек, но он, похоже, вовсе не интересовался органической химией как таковой. Почему же его подход оказался столь непродуктивным? Причина в том, что его модель была недостаточно приближена к действительности. Разумеется, всякая модель – до той или иной степени упрощение. Наша модель ДНК была сделана из металла, но она довольно точно отражала известные расстояния между атомами и, применительно к водородным связям, учитывала различную силу разных химических связей. Сама по себе она не подчинялась законам квантовой механики, но в известной степени иллюстрировала их. Она не колебалась из-за теплового движения молекул, но мы могли внести поправку на подобные колебания. Решающая разница между нашей моделью и моделями Пенроуза состояла в том, что наша дала возможность точных предсказаний в вопросах, которые не закладывались напрямую в ее устройство. Возможно, не существует четкой границы между демонстрацией и моделью, но в данном случае различие достаточно ясно. Двойная спираль, отображавшая детали химического строения молекулы, была истинной моделью, тогда как модель Пенроуза – не более чем демонстрацией, «авось-теорией».

Тем более нелепо было то, что его «модель» появилась намного позже нашей. Что он в ней находил? Думаю, в глубине души ему просто нравилось выпиливать, баловаться с деревяшками, и его увлекала идея использовать свое любимое хобби для иллюстрации одной из ключевых проблем в его профессиональной сфере – природы генов. Подозреваю, что как раз химию, напротив, он не любил и не хотел утруждаться ею.

Не могу отделаться от мысли, что многие «модели» работы мозга, которыми размахивают со всех сторон, возникают главным образом из-за того, что их авторы любят играть в компьютерные игры и сочинять программы – и впадают в эйфорию, если программа выдает красивый результат. Их как будто и не волнует, использует ли мозг в реальности те методы, которые заложены в их «модели».

Хорошая модель в биологии, следовательно, должна не просто обращаться к насущной проблеме, но при возможности – служить объединению данных, полученных несколькими разными методами, так, чтобы можно было провести несколько независимых проверок. Это не всегда возможно осуществить сразу – так, теория естественного отбора при Дарвине не могла быть проверена на клеточном и молекулярном уровне, – но теория всегда завладевает умами больше, если подкрепляется неожиданными доказательствами, особенно доказательствами из другой категории.

Следующая история, которую я собираюсь затронуть, касается молекулы, которую теперь называют матричной РНК. Двуспиральная структура ДНК обеспечила нам теоретическую концепцию неоценимой важности для будущего направления исследований – ведь она не просто связывала воедино подходы, которые на первый взгляд казались вовсе не связанными между собой, но и открывала возможность радикально новых экспериментов, которые невозможно было бы помыслить, не руководствуясь моделью ДНК. К несчастью, в наших рассуждениях содержалась одна крупная ошибка. В ту пору было неясно, происходит ли какой-то синтез белка в клеточном ядре (где в основном и находится ДНК), но все указывало на то, что по большей части он осуществляется в цитоплазме. Каким-то образом информация из последовательностей ядерной ДНК должна была поступать вовне ядра, в цитоплазму. Логичное соображение, выдвинутое еще до нашей модели ДНК, состояло в том, что посредником служит РНК. На этом основывался лозунг Джима Уотсона: «ДНК производит РНК производит белок».