Е. Романцев Закономерные чудеса

Редактор Л. Антонюк

Художник Ю. Аратовский

Художественный редактор А. Косаргин

Технический редактор В. Мещаненко

Корректоры А. Долидзе, Г. Василёва

Об авторе

Евгений Федорович Романцев пришел в Московский университет в шинели солдата. Он кавалер ордена Славы, участник героической обороны Москвы. Сейчас имя ученого широко известно специалистам Советского Союза и за рубежом. Он автор семи моноографий и более 130 статей, неоднократно выступал на заседаниях экспертов Всемирной организации здравоохранения.

Доктор биологических наук Евгений Федорович Романцев работает в новой области естествознания — радиационной биохимии, которую с полным правом можно назвать биохимией нашего атомного века. И ему всегда хотелось рассказать о "закономерных чудесах" биохимии, с которой он навсегда связал свою жизнь...

Евгений Федорович — страстный турист. Пешком и на байдарке исколесил Подмосковье, поднимался на действующий вулкан на Камчатке, ловил гигантских тайменей в истоках Енисея, охотился со спиннингом на стремительную семгу в верховьях Умбы на Кольском полуострове. Степи Казахстана, низовья Волги, горнолыжные трассы Терскола на Кавказе, путешествия в толще "голубого континента" с маской и ластами, загадочная тишина рек европейского Севера — вот далеко не полный перечень его туристских маршрутов.

Любовь к природе помогает ему целиком отдавать себя любимому делу. Ведь наука — это вечный поиск и дорога в неизведанное, это огромная радость находки. Это сама жизнь.

Глава I. За сто лет до сенсации

Не так давно известный биохимик М. Перутц в шутку уверял, что в экзаменационном билете по молекулярной биологии в 2000 году можно будет встретить такой вопрос: "Горох обычно завивается вокруг подпорки спиралью, закрученной вправо. Какие генетические изменения необходимы для того, чтобы горох закручивался в противоположную сторону?"

Таким образом ученый полагает, что в недалеком будущем знание механизмов наследственности станет азбучной истиной и войдет в учебники.

Молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты служит основой наследственности. И чтобы управлять наследственностью, надо многое знать о строении, синтезе, распаде и обмене этой удивительной молекулы. И пожалуй, главное — научиться понимать, каким образом происходит передача наследственных признаков.

Одно из самых значительных открытий в биологии XX века — разгадка структуры молекулы ДНК, хранящей информацию о наследственных признаках организма, — поражает своей логичностью. История этого открытия, которое потрясло мир, на редкость поучительна. Первый решительный шаг был сделан больше ста лет назад в Германии швейцарским исследователем. И, как часто бывает с большинством открытий, о нем сначала знала только небольшая горстка ученых. Обыватели в чистеньких немецких и швейцарских городках продолжали заниматься своими каждодневными, житейскими делами. Научных журналов они не читали, а научно-популярная литература еще не вошла в моду. Да что там обыватели. Сам автор открытия Ф. Мишер не смог бы даже предположить, к каким научным потрясениям приведут начатые им работы через сто лет.

Ф. Мишер родился в семье врача, который работал в швейцарском городе Базеле. Получив ученую степень, Ф. Мишер направился в Германию. Здесь он изучал органическую химию, а затем специализировался в лаборатории известного немецкого биохимика Э. Гоппе-Зейлера.

Первая в мире биохимическая лаборатория размещалась в средневековом замке, одиноко стоявшем на холме над рекой. Закопченные сводчатые потолки и узкие щели каменных окон придавали комнатам мрачноватый вид. Впоследствии Ф. Мишер часто рассказывал студентам, что его рабочее место очень напоминало обстановку алхимика средних веков, пытавшегося превратить свинец в золото.

Ф. Мишер был пытливым исследователем. Объект его работ был прозаичен. Более того, непосвященным он показался бы просто неприятным. Короче говоря, Ф. Мишер работал с ядрами клеток, полученных из гноя.

В 1868 году ученый открыл новый класс биологически важных органических соединений, которые содержали в своем составе углерод, фосфор и азот. Кроме того, эти соединения обладали кислотными свойствами. В своем лабораторном журнале Ф. Мишер записал: "Согласно известным гистохимическим данным я должен отнести полученный материал к ядрам клеток... Следовательно, я фактически пытался выделить материал ядер". Во времена Ф. Мишера латынь была языком ученых. Ядро клетки по-латыни — "нуклеус". Поэтому автор назвал свое детище нуклеином, то есть выделенным из ядра.

Открытие нового соединения показалось руководителю лаборатории настолько необычным, что он решил собственными руками повторить работу своего сотрудника. Э. Гоппе-Зейлер дорожил высокой научной маркой своей лаборатории. Тщательные исследования велись в течение нескольких лет. Они полностью подтвердили правильность открытия Ф. Мишера. Только через три года Э. Гоппе-Зейлер решился опубликовать эти работы. Пройдя в лаборатории Э. Гоппе-Зейлера отличную биохимическую стажировку, Ф. Мишер провел следующий год в Лейпцигском университете, в лаборатории другого известного ученого, К. Людвига. В то время его лаборатория считалась крупным центром физиологических исследований. Вернувшись в родную Швейцарию, Ф. Мишер выполнил одну из своих лучших работ. Он провел химический анализ нуклеина, выделенного из молок лосося.

В то далекое от нас время воды Рейна были еще очень чистыми, а не загрязненными, как сейчас, отходами заводов и канализационными стоками. Рыба с охотой шла на нерест из моря, и промысел лосося процветал.

Ф. Мишер работал как одержимый, на редкость много. Он считал, что его детище, его нуклеин, надо получать при низкой температуре. Поэтому ученый экспериментировал осенью и зимой, всегда в неотапливаемом помещении, с пяти часов утра до позднего вечера. Титаническая деятельность подорвала его здоровье, и на пятьдесят втором году жизни Ф. Мишер умер от воспаления легких.

Незадолго до начала нового века соединение, выделенное Ф. Мишером, получило знакомое сегодня каждому грамотному человеку название нуклеиновой кислоты.

По иронии судьбы в жизни нуклеиновой кислоты вскоре после ее рождения наступил растянувшийся на десятилетия период глухой безвестности. Медленно, очень медленно накапливались новые сведения об открытом соединении. И пожалуй, самое главное — никто не понимал, какую биологическую роль играют нуклеиновые кислоты в живом организме.

Доброжелательное знакомство с историей развития исследований нуклеиновых кислот свидетельствует, что это было постепенное познание механизмов ее действия; поэтапное изучение ее структуры и функции. В течение долгих лет и десятилетий исследование шло по линии накопления больших и маленьких фактов. Практический выход таких работ был нулевым. Более того, его невозможно было предвидеть.

Знакомство с нуклеиновыми кислотами лучше всего начинать с изучения их строения. Можно сказать и так: с биохимической азбуки.

Но все по порядку.

В русском алфавите 32 буквы. Много это или мало? Что за вопрос, скажет благоразумный читатель. Это количество вполне удовлетворяло таких гениев русского языка, как А. Пушкин, Л. Толстой... Аксиома не требует доказательств.

А можно ли объясняться с исчерпывающей полнотой, если знаков будет значительно меньше? Например, два.

Конечно, можно. Азбука Морзе. Точки и тире достаточно, чтобы поговорить по широкому кругу вопросов.

Ну а каков алфавит в молекулярной биологии и генетике?

Нуклеиновые кислоты — это содержащие азот органические соединения с большим молекулярным весом. Если расщепить молекулу нуклеиновой кислоты на составные части, то получится не так уж много значительно более простых соединений, молекулярный вес которых будет, естественно, значительно меньше. Каждое из них имеет достаточно короткое и простое имя, чтобы его можно было запомнить. Вот эти соединения. "Великолепная пятерка" азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин, тимин и урацил. Потом сахар. Но не тот, что стоит в сахарнице на обеденном столе. И все же сахар, имеющий собственное имя, — рибоза. Наконец, остаток фосфорной кислоты.

Все перечисленные соединения — простейшие кирпичики, из которых строится грандиозное по размеру и удивительное по конструкции здание высокомолекулярной нуклеиновой кислоты.

Существуют так называемые дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая кислоты. Даже специалистам биохимикам эти названия кажутся длинноватыми и не очень удобными для повседневного употребления. Поэтому первую обычно называют сокращенно — ДНК, а вторую — РНК. Между ними существует различие. Тимин встречается главным образом в ДНК, а другое азотистое основание — урацил находится только в РНК. Зато три других основания — аденин, гуанин и цитозин входят с одинаковым успехом в молекулу ДНК и РНК. Наконец, обе молекулы различаются и своими углеводными остатками. В РНК находят углевод рибозу, а в ДНК — дезоксирибозу.

Если азотистое основание соединено с углеводом, то такое соединение называют нуклеозидом. Стоит к такому нуклеозиду присоединиться остатку фосфорной кислоты, как образовавшееся вещество начинает называться нуклеотидом.

Научная терминология — вещь удобная, но если можно объясняться более простым языком, то к этому всегда нужно стремиться. Биохимики поняли это давно, и поэтому все пять азотистых оснований в чисто научных книгах и в журнальных статьях изображают заглавными буквами русского алфавита. Аденин — это А, Г — гуанин, Ц — цитозин, Т — тимин, У — урацил. Структура и биологические свойства нуклеиновых кислот определяются их химическим составом, количественным соотношением азотистых оснований и последовательностью соединения соответствующих нуклеотидов.

Прошло не два и не три десятилетия после дня рождения нуклеина и именин нуклеиновых кислот. И наконец стало ясно, что нуклеиновые кислоты, выделенные из клеток жизотных, птиц, рыб, растений, различных представителей живых организмов, разнятся по своему нуклеотидному составу.

Много крупных ученых в разных лабораториях исследовали нуклеотидный состав живых организмов. Работа эта была поистине титанической. Известные советские ученые — академик А. Белозерский, академик А. Спирин и другие внесли в эту работу значительный вклад.

Опубликованные в 1962 году данные А. Спирина о нуклеотидном составе ДНК и РНК у разных организмов и сегодня производят внушительное впечатление. Был изучен нуклеотидный состав у человека, быка, мыши, курицы, осетра, морского ежа, осьминога, тутового шелкопряда, у таких высших растений, как пшеница, лук, фасоль, папоротник, сосна. Определили нуклеотидный состав у грибов, например известных всем грибникам на нашей планете — шампиньонов. Нуклеотидный состав исследовали у десятков видов бактерий и вирусов.

Очень важна последовательность, в которой располагаются нуклеотиды в огромной по длине молекуле нуклеиновой кислоты. Чтобы определить последовательность нуклеотидов в ДНК или РНК, надо научиться осторожно "скалывать" их с конца молекулы нуклеиновой кислоты. Задача эта в высшей степени непростая. Молекулярный вес нуклеиновой кислоты может исчисляться сотнями тысяч и выше. И построены нуклеиновые кислоты главным образом из четырех нуклеотидов разных типов. Из этого следует, что именно последовательность нуклеотидов определяет все основные свойства молекул ДНК и РНК.

Осторожное "скалывание" нуклеотидов — самая настоящая ювелирная работа. Существуют приемы, с помощью которых проводят эту операцию. Например, можно подвергнуть ДНК мягкому гидролизу, или, проще говоря, воздействовать на нее слабой кислотой.

Для работы с РНК используют другие приемы. Можно подобрать такие ферменты, такие ускорители биохимических реакций, которые способны действовать только на совершенно определенные химические связи между нуклеотидами. Иными словами, одним "ферментативным ключом" открыть ряд одинаковых "химических замков".

Итак, дело сделано, молекулы ДНК или РНК разрезаны на сравнительно мелкие кусочки. Конечно, они имеют и собственные названия. Биохимик или химик в этом случае скажет: "Мы получили смесь мононуклеотидов и олигонуклеотидов". Теперь смесь нужно разделить на составные части. Для этого можно воспользоваться хорошо разработанными методами.

Один из них — хромография на бумаге. Если анализируемую смесь нанести на "старт", а затем бумагу медленно промыть смесью различных растворителей с некоторыми добавками (примером такой смеси может служить раствор изопропилового спирта, соляной кислоты и воды), молекулы разных соединений застрянут в различных участках бумаги. После хроматографирования "застрявшие" в разных местах бумаги химические соединения удаляют, например, с помощью воды или других растворителей. Собрав отдельные мононуклеотиды или олигонуклеотиды, исследователь может определить их химические и физико-химические свойства и выяснить, с каким конкретным соединением имеет дело. И конечно, не надо забывать самого главного. Очередность высвобождения нуклеотидов из молекулы ДНК или РНК указывает, в какой последовательности они там были соединены.

Определение последовательности нуклеотидов всегда сталкивается с большими трудностями. Действительно, если молекулярный вес составляет несколько сот тысяч или миллионов, то даже неспециалисту ясно, сколько мелких "осколков" можно получить из нуклеиновой кислоты. Правда, некоторые из рибонуклеиновых кислот обладают значительно меньшим молекулярным весом. Например, так называемая транспортная РНК имеет молекулярный вес порядка 30 тысячей состоит из 100 нуклеотидов.

Логично предположение: последовательность нуклеотидов в ней определяется легче. Так оно и случилось, только легкость оказалась весьма относительной. В 1963 году была опубликована работа Д. Кантони и сотрудников, в которой они сообщили: установлена возможная первичная структура РНК, которая транспортирует аминокислоту серии в дрожжах. Прошло три года, и известный биохимик Р. Холли удивил научный мир своим сообщением. В результате чрезвычайно трудоемких исследований он вместе с сотрудниками установил последовательность нуклеотидов в так называемой аланинтранспортной РНК. Иными словами, в РНК, которая переносит другую аминокислоту — аланйн.

Блестящие работы по изучению строения и функции другой транспортной РНК — валиновой были проведены академиком А. Баевым, его учениками и сотрудниками. Эта РНК переносит аминокислоту валин к месту, где строится белковая цепь. Исследования начались в 1963 году, а через четыре года химическое строение этой РНК было разгадано. Оказалось, ее молекула состоит из 77 нуклеотидов, расположенных в строгой последовательности.

Конечно, определение последовательности нуклеотидов только один из первых шагов к разгадке "секретов" макромолекул. Но именно расшифровка строения валиновой РНК позволила академику А. Баеву и его коллегам перейти к изучению функций этих удивительных молекул.

Разгадка последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК оказалась еще более сложной задачей. Вед1 ДНК имеет значительно больший молекулярный вес, а значит, нуклеотидов существенно больше. К этой трудности добавлялась еще одна. Отсутствовали достаточно удобные методы разделения ДНК на химически однородные молекулы.

Штурм нуклеиновой крепости давался ученым нелегко.

Попробуем написать какую-нибудь известную со школьных лет фразу слитно, не разделяя ее на отдельные слова:

встосороксолнцзакатпылалвиюлькатилосьлето. В таком виде прочитать ее непросто. Накопив определенный багаж знаний, мы без труда расшифровываем содержание словесного ребуса: "В сто сорок солнц закат пылал. В июль катилось лето".

Если бы ученые научились разбивать чрезвычайно длинную молекулу нуклеиновой кислоты на отдельные "слова", то, вероятно, скорее бы удалось понять смысл того, что записано в этой "фразе" ДНК. Но долгое время не находили фермента, способного расщеплять длинную "фразу" ДНК на отдельные "слова". И вот совсем недавно такой фермент эндонуклеаза IV был найден.

Эндонуклеаза IV оказалась очень удобным ферментом. Она всегда разрывала молекулу ДНК в строго определенных местах — только между тимином и цитозином. Иными словами, эндонуклеаза действовала между Т и Ц.

Если молекулу ДНК обрабатывали этим ферментом, то получали смесь фрагментов. Казалось бы, дело сделано: длинная фраза разбита на отдельные слова. Но вот в чем трудность. Откуда, с какого именно "слова" начинать чтение. Значит, необходимо выделить из большого числа похожих фрагментов молекулы какой-то один.

Английский ученый Э. Зифф и его коллеги так и поступили. В своей лаборатории в Кембридже они обработали молекулу ДНК эндонуклеазой IV и получили три больших фрагмента молекулы, состоящие из 48, 35, 13 нуклеотидов. Эти соединения снова подвергли воздействию фермента. И получили "слова", состоящие всего из пяти и восьми нуклеотидов.

Потом исследователи взяли другой фермент, экзонуклеазу. Этот фермент последовательно "состругивал" один нуклеотид за другим. Полученные "стружки" подвергались хроматографическому анализу. Теперь уже экспериментатор знал, с чем он имеет дело. Шаг за шагом, нуклеотид за нуклеотидом читалось биохимическое "слово". Конечно, сначала короткие "слова". В 1973 году были расшифрованы 99 нуклеотидов молекулы ДНК такого простейшего организма, которым является фаг.

Обратите внимание — простейшего. Когда вы прочитаете эти строчки, наука уйдет далеко вперед. Эти данные будут представлять, пожалуй, уже исторический интерес. Но прошедшие события по-прежнему будут свидетельствовать о трудных дорогах познания уникальной молекулы ДНК.

"...Самая золотая из всех молекул"

Древние греки утверждали, что судьбу каждого человека предопределяют три богини, три грозные Мойры. Неумолимые Мойры жили на Олимпе. Судьба самого Зевса была в их руках. Обязанности между женщинами распределялись довольно-таки четко. Одна из них пряла нить жизни человека и определяла срок его существования. Другая, не глядя, вынимала жребий, который выпадает каждому, третья заносила в длинный свиток все, что предписывали человеку ее сестры, и, наконец, обрезала нить.

К сожалению, для простого смертного на этом все кончалось. Правда, была на Олимпе еще одна богиня, Тюхэ, которую римляне называли Фортуна. Она могла внести в жизнь человека существенные коррективы. Кому крупно везло, тому доставалось что-нибудь из рога изобилия, который держала в руках богиня.

В 1964 году крупнейший специалист в области изучения структуры белков, лауреат Нобелевской премии Д. Кендрью выступил по английскому телевидению с серией лекций о молекулярной биологии. Они легли в основу книги "Нить жизни". Своим названием эта интересная книга обязана молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты.

Как это ни парадоксально, но в "нити жизни" древнегреческих богинь и в "Нити жизни" Д. Кендрью было кое-что общее. Современные ученые могут говорить о "нити жизни", вкладывая в это понятие совершенно конкретный смысл.

Возьмем, например, одну из широко распространенных и безвредных бактерий, кишечную палочку. Вся гигантская молекула ДНК в этой бактерии "упакована" в образовании, напоминающем крошечное ядрышко. В поперечнике оно равняется одной стотысячной доле миллиметра. Что и говорить, ничтожная величина! Если теперь извлечь хитроумно уложенную в клубок огромную молекулу нуклеиновой кислоты, размотать его и вытянуть ДНК в одну линию, то длина ее составит миллиметр. Это в сто тысяч раз больше диаметра ядра, в котором была "уложена" молекула. Ну чем не настоящая нить жизни?!

Молекула ДНК передает от родителей к детям, от поколения к поколению всю наследственную информацию. Пожалуй, это самое удивительное свойство уникальной молекулы.

Над разгадкой этого явления работали многие выдающиеся исследователи в разных странах. Некоторые вплотную приблизились к решению "загадки № 1", но удача сопутствовала только единицам.

Случайно это или закономерно? Как мы увидим в дальнейшем, "случай помогает только подготовленному уму".

Фотография самого близкого вашего товарища, если использовать научную терминологию, содержит ограниченную информацию об этом человеке. Вы знаете это очень хорошо, так как он ваш большой и старый друг.

Откровенно говоря, формула нуклеиновой кислоты, даже сведения о нуклеотидном составе ДНК не содержат достаточной информации, на основании которой модаю было бы судить, каким способом происходит самовоспроизведение молекулы ДНК. И вот теперь со всей остротой встает вопрос, как расположены в пространстве атомы в молекуле ДНК?

Совершенно очевидно, что молекула ДНК не может быть плоской, как лист бумаги. Как и всякая другая молекула, она должна иметь пространственную структуру, объемность. Когда говорят о первичной структуре, подразумевают последовательность, в которой соединены простейшие составные части молекулы. Например, первичная структура белка — это последовательность' аминокислотных остатков. Когда говорят о вторичной структуре ДНК, имеют в виду расположение ее полинуклеотидных цепей. Если бы речь шла о вторичной структуре белка, подразумевалось бы расположение, или, другими словами, укладка полипептидных цепей.

Но молекулы органических веществ — могут принимать и более сложные формы. Говоря о третичной структуре, имеют в виду форму, которую принимают полинуклеотидные цепи ДНК, или, например, способ укладки полипептидных цепей белка.

Итак, перед учеными со всей остротой встал вопрос: какова пространственная конфигурация молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты? Ответ на него был подготовлен независимо друг от друга учеными разных специальностей в разных странах. Но только трем из них удалось разгадать строение удивительной молекулы.

Два важных события уже совершились к этому моменту в научном мире. Во-первых, исследователи знали, что о взаимном расположении атомов в молекуле можно судить с помощью методов рентгеновского структурного анализа. А во-вторых, к этому времени уже были известны правила сочетания между собой азотистых оснований в молекуле ДНК, или, как их называют биохимики, правила Э. Чаргаффа. Конечно, деление на "во-первых" и "во-вторых" чисто условное. Оба эти события спокойно можно поменять местами или одновременно поставить на первое место.

Новый метод исследования для ученого — это все равно что новый шаг к вершине недоступной горы. И с каждым шагом вперед открываются новые бескрайние дали.

В самом упрощенном виде рентгеновский структурный анализ можно представить так. Если на пути пучка рентгеновских лучей поместить какое-то вещество, на рентгеновской пленке обнаружится серия упорядочение расположенных пятен. Они образовались за счет того, что рентгеновские лучи отразились от рядов упорядочение расположенных молекул. Если у вас в руках такая рентгенограмма, остается только понять, что символизируют эти пятна.

А теперь пора рассказать и о второй предпосылке, о правилах Э. Чаргаффа. Он первый получил образцы ДНК очень высокой степени чистоты и провел тщательный анализ относительного числа азотистых оснований в каждом образце. Талантливый ученый обнаружил: из какого бы живого организма ни выделяли основания, количество А всегда равнялось Т, а количество Г равнялось Ц. Так была установлена комплементарность оснований, которые и составили сущность правил Э. Чаргаффа.

Итак, научная почва, на которой должно вырасти открытие структуры ДНК, была подготовлена. Логично предположить, что это событие произойдет в одной из лабораторий, которые работали именно в этом направлении.

Так оно и случилось.

Двое из первооткрывателей пространственной организации ДНК работали в Англии, в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, которую возглавлял сэр Л. Брегг. Третий — в Кингзколледже Лондонского университета.

Если бы зимой 1953 года кому-нибудь удалось заглянуть в скромную комнату, в которой работали Д. Уотсон и Ф. Крик, он бы увидел примерно следующую картину. Старый шкаф и два лабораторных стола были плотно набиты книгами и негативами рентгенограмм. Стояли чем-то похожие на фантастические творения художника-абстракциониста сделанные из металлических пластинок и вращающихся сочленений модели молекул. Около стены возвышалась очень странная на вид металлическая конструкция. При более внимательном рассмотрении можно было обнаружить, что она сделана из нескольких обыкновенных в химической лаборатории штативов Бунзена, на которых в разных положениях закреплены металлические пластинки разной формы. Каждая символизировала одну из шести составных частей нуклеиновой кислоты: четыре — разные азотистые основания, одна — сахар, другая — остаток фосфорной кислоты.

Со стороны могло показаться, что два молодых ученых — Д. Уотсон и Ф. Крик — играют в какую-то непонятную детскую игру, периодически перемещая металлические пластинки или вращая их в металлических сочленениях. При этом каждый поворот пластинки или перемещение их вдоль оси штатива вызывали, как правило, оживленную дискуссию. А дело заключалось в следующем. Необходимо было так расположить составные части металлической конструкции, чтобы дифракция рентгеновских лучей, рассчитанная теоретическим путем, полностью совпадала с рентгенограммами, полученными с образцов реально существующей ДНК.

Мы бы погрешили против исторической правды, если бы представили развитие событий только в спокойных академических тонах: тихая комната, мирная дискуссия двух ученых, размеренный образ жизни. Работа над расшифровкой структуры ДНК была напряженной, азартной, а мотивы чисто человеческих поступков действующих лиц иногда не лишены недостатков...

Послушаем, что по этому поводу говорит один из авторов открытия, Д. Уотсон, имевший среди друзей прозвище "Честный Джим". "Действующих лиц, собственно говоря, было пятеро — Морис Уилкинс, Розалинд Фрэнклин, Лейнус Полинг, Фрэнсис Крик и я". Попробуем охарактеризовать действующих лиц, воспользовавшись для этих целей высказываниями самого "Честного Джима".

Итак, М. Уилкинс.

"В то время работа над молекулярным строением ДНК в Англии практически была вотчиной Мориса Уилкинса, работающего в Кингзколледже. Как и Фрэнсис (Крик), Морис был физиком и также пользовался в своих исследованиях рентгенографическими методами. Было бы не слишком красиво, если бы Фрэнсис вдруг занялся проблемой, над которой Морис работал уже несколько лет. Дело осложнялось еще и тем, что оба они, почти ровесники, были хорошо знакомы и до второй женитьбы Фрэнсиса часто обедали и ужинали вместе, чтобы поговорить о науке".

Второе действующее лицо по определению "Честного Джима" — Р. Фрэнклин. Д. Уотсон обычно называет ее Рози.

"Годы кропотливых, бесстрастных занятий кристаллографией наложили на Рози свой отпечаток. Нелегкое кембриджское образование она получила не затем, чтобы растрачивать его на пустяки. Она твердо знала, что установить строение ДНК можно только чисто кристаллографическим путем".

Лайнус Полинг, работавший в Америке над разгадкой структуры ДНК, по определению Д. Уотсона, "...легендарный химик из Калифорнийского технологического института... Ведь Полинг не был бы величайшим из химиков, если бы не понял, что именно молекула ДНК — самая золотая из всех молекул".

Теперь следует привести характеристику, которую Д. Уотсон дал своему постоянному напарнику по работе — Ф. Крику.

"У него постоянно появлялись новые идеи, он весь загорался и тут же выкладывал их каждому, кто готов был его слушать".

"Быстрота, с которой он схватывал открытые другими факты и пытался найти их истолкование, часто заставляла сжиматься сердца его приятелей при мысли, что вот-вот он окажется прав и обнажит незрелость их ума, которая до сих пор оставалась скрытой от мира благодаря кембриджской сдержанности и благовоспитанности".

Среди действующих лиц, перечисленных Д. Уотсоном, остался он сам. Прозвище "Честный Джим", которое дали ему коллеги и друзья, конечно, кое о чем уже говорит. Следует добавить, что, когда этот талантливый ученый приехал из Америки в Кембридж и должен был заниматься изучением структуры белка, ему было всего 24 года. Его суждения о самом себе нередко отличаются полной беспощадностью.

К тому моменту, когда Д. Уотсон и Ф. Крик начали яростный штурм ДНК, ситуация складывалась так. o М. Уилкинс, много лет работавший в Англии над разгадкой строения ДНК, накопил огромный фактический материал и был близок к правильному решению задачи. Р. Фрэнклин — кристаллограф, работавшая с ним вместе, сумела получить отлично выполненные рентгенограммы ДНК. Судя по описанию Д. Уотсона, чисто человеческие отношения Р. Фрэнклин с ним самим, с М. Уилкинсом и Ф. Криком, особенно в начале работы, складывались далеко не лучшим образом. Наконец за несколько тысяч километров от Лондона, в Америке, "легендарный химик" Л. Полинг с не меньшим желанием, чем Д. Уотсон и Ф. Крик, хотел разгадать строение "самой золотой из всех молекул". Это подогревало азарт двух лондонских коллег в честном научном поединке с американцем.

Во всяком случае, Д. Уотсон писал: "Я надеялся, что критическая ситуация, вызванная наступлением Лайнуса на ДНК, заставит Мориса обратиться за помощью к нам с Фрэнсисом".

Истина родилась в дискуссиях и спорах. В который раз обсуждалась очередная рентгенограмма. Снова и снова перестраивалась металлическая конструкция предполагаемой структуры ДНК. Временами им казалось, что строение ДНК разгадано. Но на следующий день наступало горькое разочарование. И наконец пришла удача. Фактически уже через несколько недель после начала работы исследователи поняли: решение почти что найдено.

О том, как это произошло, Д. Уотсон рассказывает: "Я подумал, а что, если каждая молекула ДНК состоит из двух цепей с одинаковой последовательностью оснований, а сцепляют эти цепи водородные связи между парами одинаковых оснований?

К полудню следующего дня от моей схемы не осталось камня на камне. Теперь Фрэнсис занимался только ДНК.

Я направился в лабораторию, где Фрэнсис, который на этот раз пришел раньше меня, раскладывал картонные пары оснований вдоль воображаемой оси. Примерно за час я расположил атомы, как того требовали и рентгенографические данные, и законы стереохимии. Получилась правозакрученная спираль с противоположным направлением цепей.

Фрэнсис повозился с моделью минут 15 и не нашел ошибок".

Согласно Д. Уотсону и Ф. Крику структуру ДНК можно представить следующим образом: две углеводнофосфатные цени, идущие в противоположных направлениях и закрученные одна вокруг другой так, как могла бы закрутиться веревочная лестница, если бы ее вращали по продольной оси. Ступеньками в такой лестнице служили бы пары азотистых оснований, удерживаемых водородными связями. Эти пары были комплементарны, а именно: основанию А всегда соответствовало Т, а Г — всегда Ц.

Таким образом, говоря уже современным языком, двойная спираль является правозаходной, полинуклеотидные цепи антипараллельными и комплементарными. Азотистые основания располагаются в одной плоскости приблизительно перпендикулярно к оси спирали. Если один миллиметр разделить на тысячу равных частей, а потом одну тысячную миллиметра снова разделить на тысячу, получим величину, которую называют ангстрем. Так вот диаметр двойной спирали 20 ангстрем, а расстояние между параллельными плоскостями пар оснований 3,4 ангстрема. ...