6. Каково это – жить с золотой спиралью?

Двойная спираль, безусловно, необычайная молекула. Современному человеку как виду, вероятно, около 50 тысяч лет, цивилизация существует не более 10 тысяч лет, а государство США – лишь чуть больше 200; но ДНК и РНК существуют как минимум несколько миллиардов лет. Все это время двойная спираль жила и работала, однако мы первые живые существа на Земле, догадавшиеся о ее существовании.

О нашем открытии двойной спирали уже написано так много, что мне трудно добавить что-нибудь новое к уже сказанному. «Каждому школьнику известно», что ДНК – очень длинное химическое послание, записанное четырехбуквенным алфавитом. Остов каждой цепи практически однороден. Четыре «буквы» – основания – присоединены к нему на одинаковых расстояниях. В обычных условиях структура состоит из двух отдельных цепочек, закрученных между собой и образующих двойную спираль, но не в спирали состоит истинный секрет устройства молекулы. Секрет – в том, какие пары образуют основания друг с другом: аденин – с тимином, гуанин – с цитозином. Сокращенно это записывается как А = Т, Г ≡ Ц, где каждая черточка обозначает слабую химическую связь (водородную). Именно избирательная способность оснований на цепочках, расположенных напротив друг друга, образовывать пары, лежит в основе процесса репликации. Какая бы последовательность ни была записана на одной из цепочек, вторая цепочка должна содержать комплементарную ей последовательность, заданную правилами образования пар. Биохимия основана преимущественно на органических молекулах, тесно упакованных вместе. ДНК не исключение. (Несколько более подробное объяснение см. в приложении А.)

Термин «ДНК» не всегда был привычным, но даже тридцать лет назад о нем не то чтобы совсем не слышали. Физхимик Пол Доти как-то рассказывал мне, что в ту пору, когда в моду стали входить значки, он приехал в Нью-Йорк и, к своему удивлению, увидел значок с надписью «ДНК». Решив, что надпись, наверное, подразумевает не то, что он думал, он поинтересовался у продавца, что это значит. «Это гены, сечешь, чувак?» – ответил тот с сильным нью-йоркским выговором.

Теперь большинство людей знает, что такое ДНК, или по крайней мере знает, что это неприличное слово вроде «химии» и «синтетики». К счастью, те, кто помнит о существовании двух персонажей по имени Уотсон и Крик, чаще всего не уверены, кто из них кто. Не раз мне приходилось слышать от восторженных поклонников, как они восхищаются моей книгой – имелась в виду, разумеется, книга Джима. Теперь я уже и объяснять не пытаюсь – убедился, что лучше не надо. Еще чудесатее был случай, имевший место в 1955 г., когда Джим вернулся на работу в Кембридж. Однажды я шел в Кавендишскую лабораторию и догнал по пути Невилла Мотта, нового руководителя лаборатории (Брэгг тогда уже перешел в Королевский институт в Лондоне). Я сказал ему: «Мне бы хотелось познакомить вас с Уотсоном, он же в вашей лаборатории работает». Он взглянул на меня в изумлении. «Уотсон? – переспросил он. – Уотсон? Я думал, ваша фамилия Уотсон-Крик».

Некоторые все еще находят ДНК трудной для понимания. Помню певицу из ночного клуба в Гонолулу, которая рассказывала мне, как в школе кляла нас с Уотсоном, потому что из-за нас ей на уроках биологии приходилось учить всякие сложности про ДНК. В действительности понятия, необходимые для того, чтобы постичь ее структуру, при должной подаче просты до смешного – они не нарушают здравого смысла, в отличие от квантовой механики и теории относительности. Я убежден, что простота нуклеиновых кислот не случайна. Они, вероятно, ведут родословную от самого зарождения жизни или момента, близкого к нему. В то время механизмам следовало быть достаточно простыми, иначе бы жизнь не зародилась. Конечно, для объяснения самого существования молекул вещества нельзя обойтись без квантовой механики, но, к счастью, форма молекулы может быть достаточно легко представлена через механическую модель, и поэтому теорию несложно понять.

Тем, кто пока еще не знаком с историей открытия двойной спирали, пригодится следующий краткий экскурс. Астбери сделал несколько нечетких, но интригующих рентгенограмм волокон ДНК в университете Лидса. После Второй мировой войны Морис Уилкинс, работая в лаборатории Рэндалла, в Королевском колледже в Лондоне, получил более качественные снимки. Тогда Рэндалл привлек опытную специалистку по кристаллографии Розалинду Франклин для помощи в расшифровке структуры. Увы, Розалинда и Морис не сработались. Он хотел, чтобы она уделяла внимание более влажной форме (так называемой В-форме), которая давала более простой рисунок рентгеновских пятен, но более информативный, чем немного подсушенная форма (А-форма), хотя последняя давала более детальные рентгенограммы.

В Кембридже я писал диссертацию о рентгеновской дифракции белков. Джим Уотсон, приезжий американец, которому в ту пору было двадцать три года, поставил задачу узнать, что такое гены, и надеялся, что этому может помочь расшифровка структуры ДНК. Мы заставляли лондонских сотрудников строить модели, используя тот же подход, который Лайнус Полинг применил для расшифровки альфа-спирали. Модель, которую построили мы сами, оказалась абсолютно ошибочной, как и модель Полинга, предложенная чуть позже. В конце концов, после череды успехов и поражений, мы с Джимом угадали истинную структуру, воспользовавшись кое-какими экспериментальными данными лондонской команды наряду с правилами Чаргаффа, описывающими количественное соотношение четырех оснований в разных типах ДНК.

Впервые я услышал о Джиме от Одилии. Однажды, когда я пришел домой, она сказала: «Приходил Макс с каким-то молодым американцем, с которым он хочет тебя познакомить, и знаешь что? Он лысый!» Она имела в виду, что Джим острижен под бокс – в Кембридже это тогда было непривычно. Со временем Джим стал отращивать волосы всё длиннее, стараясь перенять местные обычаи, однако настоящие длинные волосы по моде шестидесятых так и не отпустил.

Мы с Джимом спелись немедленно – отчасти потому, что области наших интересов были удивительно близки, а отчасти, как я подозреваю, потому, что нам обоим от природы были присущи определенный юношеский максимализм, беспардонность и нетерпимость к недисциплинированному мышлению. Джим был заметно разговорчивее меня, но наш способ мышления был во многом сходен. Чем мы различались, так это багажом знаний. К тому времени я достаточно много знал о белках и рентгеновской дифракции. Джим знал об этих материях гораздо меньше меня, но ему было намного больше известно об экспериментальной работе с фагами (вирусами, поражающими бактерии), особенно той, что велась в Группе по фагам под руководством Макса Дельбрюка, Сальвадора Лурия и Альфреда Херши. Джим также больше знал о генетике бактерий. Наш уровень знаний классической генетики, кажется, был примерно одинаков.

Неудивительно, что мы проводили много времени за совместным обсуждением проблем. Это не осталось без внимания. В начале работы наша кавендишская команда была очень немногочисленной – был недолгий период в 1949 г., когда мы все умещались в одной комнате. Когда к нам присоединился Джим, у Макса и Джона Кендрю уже был собственный малюсенький кабинет. Как раз тогда команде предложили дополнительное помещение. Сперва было неясно, кто его получит, но в один прекрасный день Макс и Джон, потирая руки, объявили, что собираются отдать его нам с Джимом, «чтобы вы могли болтать между собой и всем остальным не мешать», по их словам. Как оказалось, это было удачное решение.

Когда мы познакомились, Джим уже защитил диссертацию, в то время как я, будучи лет на двенадцать старше, все еще ходил в аспирантах. В Лондоне Морис Уилкинс проделал большую подготовительную работу по рентгеновской дифракции, которую продолжила и углубила Розалинда Франклин. Нам с Джимом никогда не приходилось проводить эксперименты с ДНК, хотя мы бесконечно обсуждали эту проблематику. По примеру Полинга, мы были убеждены, что можно расшифровать ее структуру путем моделирования. Лондонские исследователи избрали более трудоемкий подход.

Наша первая попытка построить модели потерпела фиаско, поскольку я исходил из предположения – совершенно ошибочного, – что молекула почти не содержит воды. Причиной ошибки отчасти послужило невежество с моей стороны – мне следовало сообразить, что ион натрия с большой вероятностью должен быть сильно гидратирован, – а отчасти то, что Джим неверно понял технический термин кристаллографии, который употребила Розалинда на своем семинаре [Он спутал «независимую область» (asymmetric unit) с «ячейкой кристалла» (unit cell).]

Это была не единственная наша ошибка. Меня сбил с толку термин «таутомерные формы», и я решил, будто определенные атомы водорода на периферии оснований могут располагаться в одной из нескольких позиций. Впоследствии Джерри Донохью, американский кристаллограф, работавший с нами в одном помещении, сказал нам, что некоторые формулы в учебнике ошибочны и что каждое основание встречается почти исключительно в единственной форме. С этого момента дела пошли легко.

Ключевым открытием стала точно установленная Джимом природа комплементарных пар оснований (А и Т, Г и Ц). Ему это удалось благодаря не логике, а интуиции. [Логический подход, до которого мы бы непременно дошли, если бы он не оказался излишним, состоял бы в следующем: во-первых, исходя из посылки, что правила Чаргаффа верны, рассмотреть только те пары, на существование которых указывают эти правила, а во-вторых, поискать парную симметрию, на которую указывала пространственная группа С2 на рентгенограммах волокон. Это очень быстро помогло бы установить истинные пары оснований.] В некотором смысле открытие Джима было везением, но в те годы многие открытия включали в себя элемент везения. Гораздо существеннее то, что Джим искал нечто важное и тут же понял важность правильного определения комплементарных пар, когда оно ему случайно удалось, – как говорится, «удача выбирает того, кто к ней готов». Эта история также демонстрирует, как важно в научной работе игровое начало.

Весной-осенью 1953 г. мы с Джимом Уотсоном написали четыре статьи о структуре и функциях ДНК. Первая вышла в Nature 25 апреля вместе с двумя статьями сотрудников Королевского колледжа в Лондоне: одну дали Уилкинс, Стокс и Уилсон, другую – Франклин и Гослинг. Пять недель спустя мы опубликовали в Nature вторую статью, на сей раз посвященную генетическому значению структуры. (Порядок имен соавторов под статьей мы разыграли в орлянку.) Общие соображения были опубликованы в выпуске материалов симпозиума лаборатории Колд Спринг Харбор за тот же год, посвященном вирусам. Кроме того, подробное техническое описание структуры, с приблизительными координатами, мы опубликовали в малоизвестном журнальчике в середине 1954 г.

Первая статья в Nature была краткой и сдержанной. Не считая самой двойной спирали, единственным в статье, что вызвало реакцию публики, стала короткая фраза: «От нашего внимания не ускользнуло то, что специфическое образование пар, которое мы постулируем, непосредственно указывает на возможный механизм копирования генетического материала». Эту фразу называли «робкой» – слово, которое обычно мало у кого ассоциировалось с кем-либо из соавторов, по крайней мере, в части научной работы. На самом деле это был компромисс, отражавший расхождение во взглядах. Я настаивал, что статья должна рассмотреть потенциальные выводы для генетики. Джим возражал. Его мучили периодические страхи, что структура определена неверно и что он выставил себя ослом. Я сделал уступку в его пользу, но настоял, что какое-то упоминание необходимо; в противном случае кто-то другой непременно выступит с этим предположением, решив, что мы проглядели такую возможность по близорукости. Короче говоря, требовалось застолбить приоритет.

Почему же тогда мы изменили свое решение и через каких-то несколько недель написали статью от 30 мая, более спекулятивную? Главным образом потому, что на тот момент, когда мы отсылали черновик первой статьи в Королевский колледж, мы еще не были знакомы с работами тамошних специалистов. Как следствие, мы слабо представляли себе, насколько веским аргументом в пользу спиральной структуры служат их рентгенограммы. Джим видел знаменитую спиральную рентгенограмму В-формы, опубликованную в статье Франклин и Гослинга, но он, конечно, не помнил ее настолько отчетливо, чтобы обосновать с ее помощью свои соображения о функциях Бесселя и о величинах, которые указывали авторы экспериментов. Сам я в то время еще вовсе не видел этой картинки. Поэтому мы были слегка удивлены, обнаружив, как далеко они продвинулись, и обрадованы тем, как замечательно их данные подкрепляли нашу гипотезу. К Джиму вернулась уверенность в себе, и теперь нетрудно было уговорить его стать соавтором второй статьи.

В истории открытия двойной спирали, я думаю, нужно подчеркнуть, что путь к нему с научной точки зрения был довольно рутинным. Важны не обстоятельства открытия, а то, что было открыто, – сама структура ДНК. Это заметно при сравнении с чуть ли не любым другим научным открытием. Неверно истолкованные данные, ложные идеи, трудности в межличностных отношениях присутствуют в научной работе часто, если не постоянно. Возьмем, например, открытие базовой структуры коллагена – основного белка сухожилий, хрящей и других тканей. Волокно коллагена состоит из трех длинных цепочек, закрученных вместе. В истории его открытия были всё те же элементы, что и в истории открытия двойной спирали. Действующие лица были столь же колоритны и разнообразны. Факты были не менее путаными, а ошибочные решения заводили столь же далеко в сторону. Свою роль сыграли дружелюбие и конкуренция. Но никто не написал хотя бы одной книги об охоте на тройную спираль. И причина, безусловно, в том, что коллаген – в самом вещественном смысле – далеко не столь важная молекула, как ДНК.

Конечно, до некоторой степени все зависит от того, что именно вы считаете важным. До того как мы с Алексом Ричем занялись коллагеном (во многом по воле случая), мы были склонны относиться к нему с некоторым снобизмом. «В конце концов, – говорили мы, – у растений коллагена нет». В 1955 г., после того как мы заинтересовались его молекулой, мы стали говорить: «А ты в курсе, что треть всего белка в твоем организме – коллаген?» Но, с какой бы стороны ни смотреть, ДНК действительно важнее коллагена, она главнее в биологии и имеет больше значения для дальнейших исследований. Как я уже говорил, слава принадлежит молекуле, а не ученым.

Одна из странностей всей этой истории – в том, что ни я, ни Джим официально вовсе не занимались исследованиями ДНК. Я пытался написать диссертацию по рентгеновской дифракции на полипептидах и белках, а Джим, как считалось, прибыл в Кембридж, чтобы помочь Джону Кендрю получить кристаллическую форму миоглобина. Будучи приятелем Мориса Уилкинса, я был наслышан о работе его команды с ДНК – которой они занимались официально, – а Джим заинтересовался проблемой дифракции после того, как услышал доклад Мориса в Неаполе.

Нас с Джимом часто спрашивают, долго ли мы занимались исследованиями ДНК. Ответ зависит от того, что считать исследованиями. Почти два года мы часто обсуждали эту тему – в лаборатории, или во время нашей обеденной прогулки в университетских садах у реки, или на дому, так как Джим иногда забегал ко мне в час ужина, глядя голодными глазами. Порой, когда летняя погода особенно отвлекала от работы, мы брали выходной и отправлялись на лодке вверх по реке к Грантчестеру. Мы оба были убеждены, что ДНК имеет большое значение, хотя вряд ли представляли себе, насколько большим оно окажется. Вначале я считал, что расшифровкой картин рентгеновской дифракции на нитях ДНК должны заниматься Морис, Розалинда и их коллеги в Королевском колледже, но со временем и меня, и Джима стало раздражать то, как медленно идут у них дела и какие тихоходные методы они используют. Натянутые отношения между Розалиндой и Морисом только ухудшали положение.

Главное различие в подходе состояло в том, что нам с Джимом были хорошо известны обстоятельства открытия альфа-спирали. Мы представляли себе, какие сильные ограничения задаются известными межатомными расстояниями и углами, и знали, что предположение о правильной спиральной структуре резко сокращает количество свободных параметров. Сотрудники Королевского колледжа не спешили уверовать в такой подход. В особенности Розалинда – она хотела максимально полно использовать экспериментальные данные. Наверное, она считала, что угадывать структуру путем построения моделей, задействовав минимум экспериментальных результатов, – слишком несерьезно.

Часто обсуждают трудности, с которыми сталкивалась Розалинда в качестве женщины-ученого. Без сомнения, досадные ограничения имели место – например, она не могла выпить кофе в помещении для сотрудников, куда допускались только мужчины, – но они были незначительными, или, по крайней мере, мне тогда так казалось. Насколько я мог судить, ее коллеги обращались с учеными обоего пола одинаково. В группе Рэндалла были и другие женщины, например Полина Кауэн (ныне Гаррисон), и более того, их научным консультантом была Онор Б. Фелл, выдающаяся специалистка по тканевым культурам. Я не слышал, чтобы кто-то возражал против научной деятельности Розалинды, кроме ее родителей. Она была из солидной семьи банкира, в которой считалось, что хорошая еврейская девочка должна выйти замуж и нарожать детей, а не посвящать жизнь научным исследованиям. Но даже родственники на практике не особенно препятствовали ее выбору жизненного пути.

И все же, при всей академической свободе, которой она располагала, думаю, что перед ней вставали препятствия, не столь заметные на первый взгляд. Ее отношения с Морисом осложняло, в числе прочего, подозрение, что она нужна ему как ассистентка, а не как самостоятельный сотрудник. Розалинда занялась ДНК не по свободному выбору и не потому, что находила эту тему важной с точки зрения биологии. Когда Джон Рэндалл пригласил ее на работу, предполагалось, что она будет заниматься рентгеновской дифракцией белков в растворе. Ее предыдущая работа по рентгеновской дифракции углерода служила подходящей рекомендацией к подобным исследованиям. Затем Рэндалл переменил планы и выдвинул идею: дескать, изучение волокон ДНК (которым занимался тогда Морис) становится любопытным, не поработать ли ей в этой области? Сомневаюсь, что Розалинда имела глубокие познания по части ДНК до того, как Рэндалл предложил ей заняться этой темой.

Феминистки иногда пытаются выставить Розалинду первомученицей за свое дело, но не думаю, что факты подкрепляют эту интерпретацию. Аарон Клуг, хорошо знавший Розалинду, однажды сказал мне по поводу одной книги, написанной феминисткой: «Розалинду бы это взбесило». Не думаю, что Розалинда считала себя воительницей за правое дело. Полагаю, она просто хотела, чтобы ее воспринимали как серьезного ученого.

В любом случае экспериментальная работа Розалинды была первоклассной. Трудно представить себе лучшее исполнение. Однако она чувствовала себя не столь уверенно, когда дело доходило до интерпретации подробностей рентгенограмм. Все, что она делала, было основательно – пожалуй, слишком основательно. Ей не хватало эксцентричности Полинга. И я убежден, что одной из причин тому, помимо заметного различия в темпераменте, было ее ощущение, что женщина должна доказать свой профессионализм во всем. Джима не мучили подобные тревоги по поводу собственных способностей. Он просто хотел получить ответ, а будет ли тот получен основательным методом или поверхностным – его не волновало. Все, что ему было нужно, – получить ответ поскорее. Говорят, виной тому избыток профессиональной ревности, но это мнение вряд ли подкрепляется фактами. Мы так увлеклись методом моделирования, что не только учили Мориса его применению, но и одалживали ему наши конструкторы для изготовления необходимых компонентов модели. Должен признать, в некоторых отношениях мы вели себя несносно (они так и не воспользовались нашими конструкторами), но дело было совсем не в соперничестве. Мы просто отчаянно хотели знать, как устроена эта структура.

Это было мощное преимущество в нашу пользу. Думаю, были как минимум еще два. Ни Джим, ни я никогда не испытывали давления со стороны – нас не торопили с решением задачи. То есть мы, поломав над ней голову, могли на какое-то время ее отложить. Второе наше преимущество состояло в том, что мы выработали негласные, но плодотворные методы сотрудничества, которых не хватало лондонской команде. Если кто-то из нас предлагал новую идею, напарник, восприняв ее со всей серьезностью, пытался ее опровергнуть – прямым текстом, но без недоброжелательства. Это оказалось весьма существенным.

Решая научные задачи подобного рода, практически невозможно избежать ошибок. Я уже перечислил некоторые свои заблуждения. Так вот, чтобы получить верное решение задачи (если только оно не элементарно простое), обычно требуется последовательность логических шагов. Если на одном из них возникнет ошибка, ответ нередко ускользает, поскольку ошибка, как правило, заводит на совершенно ложный путь. Следовательно, крайне важно не попасться в ловушку собственных заблуждений. Преимущество интеллектуального сотрудничества – в том, что оно помогает избавиться от ложных представлений. Типичный пример – первоначальная уверенность Джима в том, что фосфаты должны располагаться с внутренней стороны структуры. Доводом ему служило то соображение, что длинные основные аминокислоты гистонов и протаминов (белков, ассоциированных с ДНК) могут в таком случае входить внутрь структуры и связываться с кислотными фосфатными группами. Я обстоятельно возражал, что это слишком слабый довод и что им стоит пренебречь. «Почему бы не построить модель с фосфатами снаружи?» – сказал я Джиму как-то вечером. «Потому, – ответил он, – что это будет слишком просто» (он имел в виду, что таких моделей можно построить слишком много). «Тогда почему бы не попробовать?» – сказал я вдогонку Джиму, скрывшемуся в ночи. Я имел в виду, что на данный момент мы все равно так и не смогли построить хотя бы одну годную модель, так что любая приемлемая модель будет шагом вперед, даже если она окажется не единственно возможной.

Этот спор имел важные последствия – он привлек наше внимание к основаниям. Если фосфаты находились внутри структуры, а основания с наружной стороны, мы могли позволить себе игнорировать форму и расположение оснований. Если мы хотели разместить их внутри, нам приходилось присмотреться к ним поближе. Когда мы наконец построили модели оснований в масштабе, для меня стало новостью, что их размер не соответствовал моим умозрительным представлениям – они были намного больше, – хотя форму я представлял себе в целом верно.

Поэтому трудно с ходу ответить на вопрос, сколько времени у нас это заняло. Мы пережили один интенсивный период моделирования к концу 1951 г., но потом мне пришлось временно воздержаться от дальнейших занятий в этой области, поскольку я все еще не окончил аспирантуры. Летом 1952 г. я с неделю экспериментировал, пытаясь отыскать доказательства в пользу парных связей между основаниями в растворе, но необходимость дописывать диссертацию заставила меня вскоре бросить эту затею. Финальный штурм, вместе с расчетами координат нашей модели, занял всего несколько недель. Какой-то месяц спустя наши статьи вышли в Nature. Этот рабочий срок кажется смехотворным, но к нему следует приплюсовать многие часы чтения и дискуссий, которые привели к окончательному варианту модели.

Вскоре оказалось, что наша модель была еще и не совсем точной. Мы изобразили только две водородные связи в паре Г = Ц, хотя допускали в принципе, что их может быть три. Позднее Полинг выдвинул решающий довод в пользу трех и разозлился, увидев в моей публикации в Scientific American схему с двумя. В данном случае моей вины, однако, не было – редактор так спешил (они всегда спешат), что я в глаза не видел гранок со схемами. Кроме того, мы разместили основания слишком далеко от оси структуры, но эти ошибки не меняют сути дела – наша модель отражала все существенные характеристики двойной спирали: две спиральные цепи, направленные антипараллельно (характеристика, которую я вывел из данных Розалинды); остов с наружной стороны и сложенные стопкой основания – с внутренней; и главное, ключевая особенность структуры – комплементарные пары оснований.

Некоторые моменты часто упускаются из виду. Потребовались храбрость (или наглость, в зависимости от того, как вы на это смотрите) и определенный уровень технической грамотности, чтобы решительно проигнорировать нелегкий вопрос о том, как двойная спираль разматывается, и отвергнуть модель с параллельным расположением нитей ДНК. Подобную модель предлагал космолог Георгий Гамов вскоре после публикации нашей статьи, а позже еще две группы исследователей. Забегая вперед, расскажу об этих двух моделях. В обеих парные цепочки ДНК были не перевиты, как в нашей, а лежали параллельно. Так, утверждали авторы, цепочкам легче разъединяться для репликации. Каждая цепочка извивалась, так что на первый взгляд предлагаемые конфигурации не сильно отличались от наших. Авторы утверждали, что новые модели согласуются с данными рентгенограмм не хуже, а то и лучше нашей.

Я не поверил ни единому слову. У меня вызвали немало сомнений заявления насчет рисунка дифракции, поскольку при такой модели ожидалось бы как минимум несколько лишних пятен в тех характерных пустых местах, которые дает истинная спираль. Кроме того, модели были некрасивы – их формы были притянуты авторами за уши и не имели явных структурных обоснований.

Однако такие аргументы не могут быть решающими, и их легко приписать обыкновенной предвзятости с моей стороны. Две группы новаторов довольно остро ощущали свое маргинальное положение в научном мире. Они опасались, что истеблишмент не станет их слушать. В реальности оказалось иначе: все, включая редакцию Nature, изо всех сил старались дать им честную возможность быть выслушанными.

Примерно в это же время на сцену вышел Билл Поул, чистый математик. Он указал – вполне справедливо – что при прочих равных условиях самым вероятным результатом репликации кольцевой ДНК будут два сцепленных дочерних кольца, а не два отдельных. Из этого он заключил, что цепочки ДНК не могут перевиваться, как предполагали мы, но должны лежать параллельно.

Какое-то время я вел с ним переписку и телефонные разговоры. Потом он нанес мне визит. Он был уже хорошо знаком с подробностями экспериментов и упорно настаивал на своей точке зрения. Я писал ему, что если природа случайно произведет два сцепленных кольца, то в ходе эволюции должен возникнуть механизм, который их расцепляет. Думаю, он счел это возмутительным образчиком логической ошибки, и его это вовсе не убедило. Впоследствии, несколько лет спустя, оказалось, что именно так и происходит в реальности. Ник Коццарелли и его коллеги продемонстрировали, что специальный фермент – топоизомераза II – способен разрезать обе нити участка ДНК, пропустить другой участок ДНК между концами и затем снова сшить разрезанные концы. Таким образом он может расцепить два сцепленных кольца ДНК и даже может, при достаточно высоких концентрациях ДНК, сцепить исходно раздельные кольца.

К счастью, блестящие исследования Уолтера Келлера и Джима Вонга по «коэффициенту зацеплений» ДНК доказали, что все параллельные модели неверны. Они продемонстрировали, что две цепочки кольцевой ДНК перевиты друг с другом примерно столько раз, сколько предсказывала наша модель. Я потратил столько времени на эту проблему, что в 1979 г. совместно с Джимом Вонгом и Биллом Бауэром написал обзорную статью «Действительно ли ДНК – двойная спираль?» (Is DNA Really a Double Helix?), где мы рассмотрели подробно все доводы.

Сомневаюсь, что даже это само по себе убедило бы закоренелого скептика, но как раз в это время Билл Поул выбросил белый флаг. К счастью, наука не стояла на месте. Выдвинуть решающие доводы на основании рентгенограмм прежде мешало отчасти то, что картинка не давала достаточно информации, как и то, что приходилось постулировать условную модель и затем сопоставлять ее со скудными данными.

К концу семидесятых химики открыли эффективный способ синтезировать достаточное количество коротких цепочек ДНК с любой нужной последовательностью оснований. При достаточном везении такую короткую цепочку можно было кристаллизовать. Затем ее структуру можно было определить с помощью рентгеновской дифракции, используя достоверные методы, такие как метод изоморфных замещений, который не нуждался в заранее заданных ожиданиях результата. Кроме того, пятна рентгеновской дифракции на таких кристаллах давали более высокое разрешение, чем старые рентгенограммы нитей, в том числе потому, что нити получали из ДНК с перемешанными последовательностями. Неудивительно, что нити давали менее четкий рисунок молекулы, поскольку рентгенограмма отражает усредненную структуру по всем молекулам.

Первые результаты (около 1980 г.), полученные на этих маленьких кусочках ДНК Алексом Ричем и его командой в Массачусетском технологическом институте, а также Диком Дикерсоном и его коллегами в Калтехе, преподнесли еще одну неожиданность. Рентгенограмма показала левозакрученную структуру, дотоле неизвестную. Она имела вид зигзага и получила название Z-ДНК. Рисунок ее рентгенограммы заметно отличался от классических рентгенограмм ДНК, так что это была явно новая форма ДНК. Обнаружилось, что Z-ДНК свободно формируется только при особой последовательности оснований (чередовании пуринов и пиримидинов). Для чего именно в природе нужна Z-ДНК, до сих пор ломают головы ученые; возможно, она используется в регулятивных последовательностях.

Для более типичных последовательностей ДНК вскоре были получены кристаллические формы. На этот раз получившиеся структуры оказались очень близкими к тем, которые предсказывали данные дифракции на нитях, хотя имелись некоторые отличия, а спираль несколько варьировала в зависимости от локальной последовательности оснований. Эта тема все еще продолжает активно изучаться.

Двуспиральная структура ДНК, таким образом, была окончательно доказана лишь в начале 1980-х гг. Прошло более четверти века, прежде чем наша модель ДНК из вероятной стала весьма вероятной (по итогам подробного изучения нитей ДНК), а затем – практически безусловно достоверной. И даже тогда она была верной лишь в общих чертах, но не в точных подробностях. Конечно, сам факт того, что последовательности оснований комплементарны (ключ к ее работе) и что две цепочки идут в противоположных направлениях, был твердо установлен чуть раньше – благодаря химическим и биохимическим исследованиям последовательностей ДНК.

Обнаружение двойной спирали может служить полезным наглядным примером того непростого пути, который проходят теории, прежде чем стать фактами. Подозреваю, что у многих в возрасте 20–25 лет возникает желание перевернуть устои. Каждому поколению нужна новая музыка. В случае с двойной спиралью безжалостные научные факты закрыли возможность строить новые модели. В ненаучных областях парировать вызов труднее, и новые идеи часто побеждают преимущественно в силу своей новизны. Свежесть – на первом месте. В обоих случаях новый подход стремится вобрать в себя какие-то элементы старых воззрений, потому что новаторство наиболее эффективно тогда, когда оно хотя бы частично опирается на уже существующую традицию.

В чем же тогда наша с Джимом Уотсоном заслуга? Если она за нами и числится, то это главным образом настойчивость и готовность отказаться от своих идей, когда они оказываются несостоятельными. Один рецензент решил, что мы не отличались большим умом, раз столько раз шли по ложному следу, – но именно таким путем обычно и делаются открытия. Большинство попыток кончаются неудачами не по причине нехватки мозгов, а потому, что исследователь заходит в тупик или слишком рано сдается. Критиковали нас и за то, что мы не владели в достаточном совершенстве всеми разнообразными областями знаний, необходимыми для того, чтобы угадать двойную спираль, но мы по крайней мере стремились овладеть ими всеми, в отличие от некоторых наших критиков.

Не думаю, впрочем, что все это имеет значение. Наша с Джимом главная заслуга, по-моему, – учитывая, что мы были начинающими исследователями, – состояла в том, что мы выбрали правильный вопрос и не оставляли его. Мы и в самом деле нашли клад методом тыка, но это не отменяет того факта, что мы искали клад. Мы оба, независимо друг от друга, решили, что центральная проблема молекулярной биологии – химическое строение генов. Генетик Германн Мюллер отмечал это еще в начале 1920-х гг., и с тех пор многие об этом говорили. При этом мы с Джимом оба предчувствовали, что где-то существует короткий путь к разгадке – что, может быть, все не так сложно, как кажется. Любопытно, что я был убежден в этом, среди прочего, и потому, что глубоко овладел современным знанием о белках. Мы могли не предвидеть, каким окажется ответ, но мы придавали ему такое значение, что настроились обдумывать вопрос долго и упорно, со всех возможных точек зрения. Мало кто, кроме нас, был готов к столь значительным интеллектуальным вложениям – ведь требовалось не только освоить генетику, биохимию, химию и физическую химию (в том числе рентгеновскую дифракцию – а кто был готов ее осваивать?), но также отделять зерна от плевел. Подобные диспуты, склонные затягиваться до бесконечности, предъявляют жесткие требования и порой доводят до умственного истощения. Они не по силам тому, у кого нет всепоглощающего интереса к проблеме.

И все же история других теоретических открытий часто развивается в точности по этому сценарию. С точки зрения точных наук в широком смысле, нельзя сказать, чтобы мы размышляли очень усердно, но мы безусловно размышляли усерднее, чем многие представители этого раздела биологии, поскольку биология в то время – если не считать генетики и, возможно, Группы по фагам – по большей части не ассоциировалась со строгой логикой.

Остается вопрос, что бы произошло, если бы мы с Уотсоном не выдвинули предположение о структуре ДНК. Это история в духе «если бы да кабы», который, как говорят, у историков не в чести, хотя я и не понимаю, чем занимается историческая наука, если историк не может давать убедительные ответы на подобные вопросы. Если бы Джима убило теннисным мячом, я, можно сказать, уверен, что не смог бы разгадать структуру ДНК в одиночку, но кто смог бы? Мы с Джимом всегда считали, что следующий шаг к разгадке должен сделать Лайнус Полинг, на материале рентгенограмм Королевского колледжа, но он утверждает, что, хотя ему и сразу понравилась наша модель, ему потребовалось некоторое время, чтобы окончательно признать ошибочность собственной. Без нашей модели он, возможно, так и не признал бы этого. Розалинда Франклин была лишь в двух шагах от разгадки. Ей нужно было лишь понять, что две цепочки направлены в противоположные стороны и что основания, в их истинных таутомерических формах, соединены в пары. Однако она собиралась бросить Королевский колледж и исследования ДНК, чтобы перейти к Берналу заниматься вирусом табачной мозаики. (Пять лет спустя она безвременно скончалась в возрасте тридцати семи.) Морис Уилкинс, незадолго до того как он узнал о нашей модели, объявлял нам, что собирается целиком посвятить себя этой проблеме. Наша упорная пропаганда моделирования подействовала, и он собирался попробовать этот метод. Если бы мы с Джимом потерпели неудачу, не думаю, что открытие двойной спирали задержалось бы дольше, чем на два-три года.

Имеется, впрочем, более общий довод, который приводит Гюнтер Штент и поддерживает столь глубокий мыслитель, как Питер Медавар. А именно: если бы мы с Уотсоном не совершили этого открытия, не было бы шумной сенсации – новое знание просачивалось бы понемножку и его влияние на умы было бы не столь велико. Поэтому, как утверждал Стент, научное открытие больше сродни искусству, чем принято признавать. Стиль, говорит он, не менее важен, чем содержание.

Меня не вполне убеждает этот довод, по крайней мере в данном случае. Не Уотсон и Крик создали структуру ДНК, а структура ДНК – вот что я хотел бы подчеркнуть – создала Уотсона и Крика. Вспомним, что в ту пору я был практически никому не известен, а об Уотсоне широко бытовало мнение, что избыток ума мешает ему здраво мыслить. Но, по-моему, подобные доводы упускают из виду саму красоту, присущую двойной спирали ДНК. Молекула тоже обладает стилем – не в меньшей степени, чем ее исследователи. Генетический код расшифровали не в один прием, но, как только мозаика сложилась, в резонансе недостатка не было. Сомневаюсь, что, если бы Америку открыл не Колумб, что-то изменилось бы. Важно, что на момент открытия имелись человеческие и денежные ресурсы, позволявшие ими воспользоваться. Именно этот аспект истории открытия структуры ДНК, на мой взгляд, заслуживает большего внимания, чем личностная составляющая самого акта открытия, сколь бы интересным примером (хорошим или дурным) она ни служила другим ученым.

Оставим историкам науки решать, как была воспринята наша идея. На этот вопрос мне ответить непросто, поскольку, естественно, существовал целый спектр мнений, менявшихся со временем. Однако несомненно, что она оказала быстрое и существенное влияние на авторитетную группу активных исследователей. В первую очередь благодаря Максу Дельбрюку оттиски трех первых статей получили все участники симпозиума в Колд Спринг Харбор 1953 г., и в программу был включен доклад Уотсона о ДНК. Чуть позже я выступил с лекцией в Рокфеллеровском институте в Нью-Йорке, которая, как говорят, вызвала немалый интерес, отчасти, думаю, потому, что энтузиазм подачи идей сочетался у меня с достаточно трезвой оценкой экспериментальных данных, примерно как и в статье, вышедшей в Scientific American в октябре 1954 г. Сидни Бреннер, только что защитивший в Оксфорде диссертацию под руководством Хиншелвуда, летом 1954 г. назначил себя нашим представителем в Колд Спринг Харбор. Он затратил некоторые усилия, чтобы донести наши идеи до Милислава Демереча, тогдашнего директора. (Сидни переедет из Южной Африки в Кембридж в 1957 г. Он станет моим ближайшим товарищем по работе, и мы почти двадцать лет будем трудиться в одном помещении.) Но не всех наша идея убеждала. Барри Коммонер (ныне экологический активист) пылко настаивал, что физики используют упрощенческий подход к биологии, – тут он не был совсем неправ. Чаргафф, когда я приезжал к нему зимой 1953–1954 гг., сказал мне (с присущей ему прозорливостью), что наша первая статья в Nature интересна, но вот вторая, о значении всего этого для генетики, никуда не годится. Я был слегка удивлен, когда в 1959 г. за разговором с Фрицем Липманом (выдающимся биохимиком), организатором серии моих лекций в Рокфеллеровском институте, обнаружил, что он не понял нашей схемы репликации ДНК. (Выяснилось, что он общался с Чаргаффом.) К концу лекций, впрочем, он дал отменно ясное изложение наших идей в заключительном выступлении. Биохимик Артур Корнбенг говорит мне, что, когда он начинал изучать репликацию ДНК, он не верил нашей модели, но его собственные блестящие эксперименты скоро сделали его нашим приверженцем, хотя и всегда осторожным и критичным. Его исследования впервые дали надежное экспериментальное подтверждение, что две цепочки антипараллельны. В целом, мне кажется, нас неплохо услышали – лучше, чем Эвери, и безусловно намного лучше, чем Менделя.

Каково это – жить с открытием двойной спирали? Думаю, мы чуть ли не мгновенно сообразили, что натолкнулись на нечто важное. Джим утверждает, что я пошел в «Орел», паб через дорогу, где мы каждый день обедали, и объявил всем, что мы раскрыли тайну жизни. Этого момента я не помню, но помню, как пришел домой и рассказывал Одилии, что мы, кажется, сделали большое открытие. Много лет спустя она говорила мне, что не поверила ни единому слову. «Ты всегда приходил домой и говорил что-то в этом роде, – сказала она, – так что, естественно, я не придала этому значения». Брэгг тогда валялся в постели с гриппом, но, как только он увидел модель и понял суть, немедленно загорелся энтузиазмом. Все прошлые разногласия были забыты, и он стал одним из наших самых горячих сторонников. К нам непрерывной толпой текли посетители – оксфордские ученые, в числе которых был Сидни Бреннер, так что Джим вскоре начал уставать от моего занудного энтузиазма. По правде говоря, временами его мучили сомнения, ему казалось, что все это лишь мираж, но экспериментальные данные из Королевского колледжа, когда мы наконец получили их, чрезвычайно порадовали. К лету наши сомнения по большей части рассеялись, и мы смогли окинуть структуру пристальным трезвым взглядом, отделив случайные черты (несколько неточные) от действительно фундаментальных свойств, которые, как показало время, были установлены верно.

Многие годы с тех пор прошли без особых потрясений. Дом в Кембридже на Португал-плейс, где я поселился с семьей, я назвал «Золотая спираль», а позже поставил перед домом простую латунную спираль, правда, одинарную, а не двойную. Она должна была символизировать не столько ДНК, сколько саму идею спирали. Я назвал ее «золотой» в том смысле, в каком Апулей назвал свой роман «Золотой осел», – в смысле красоты. Меня часто спрашивали, не собираюсь ли я покрыть ее позолотой, но мы только покрасили ее в желтый цвет.

И наконец, мне, вероятно, зададут личный вопрос: рад ли я, что это произошло, и произошло именно так? Могу лишь ответить, что меня радовал каждый миг этих событий, не только победы, но и поражения. Открытие, безусловно, помогло мне впоследствии пропагандировать идею генетического кода. Но мои личные ощущения лучше всего описывает цитата из блестящей и познавательной лекции художника Джона Минтона, которую я посетил когда-то в Кембридже. О своем творчестве он говорил так: «Важно присутствовать при создании картины». А это, по-моему, складывается отчасти из удачи, отчасти из здравого суждения, вдохновения и упорства.

В начале пятидесятых в Кембридже существовал небольшой, довольно замкнутый клуб биофизиков, называвшийся «Клуб Гарди» – в честь кембриджского зоолога из предыдущего поколения, ставшего физическим химиком. Список первых членов клуба теперь звучит громко – он изобилует именами нобелевских лауреатов и членов Королевского общества, но в те дни мы все были еще молоды и по большей части не особенно знамениты. Мы могли похвастаться лишь одним членом Королевского общества (Алан Ходжкин) и одним депутатом палаты лордов (Виктор Ротшильд). Джима попросили сделать вечерний доклад перед этим избранным обществом. По обычаю, докладчика предварительно угощали обедом в Питерхаусе. Кормили там всегда хорошо, но, помимо еды, докладчика накачивали хересом перед обедом, вином во время обеда и, если у него хватало удали согласиться, ликерами после. Я не раз видел, как докладчики пытаются удержаться на плаву и не потерять свою тему в алкогольном тумане. Джим не стал исключением. Несмотря ни на что, он сумел дать довольно внятное описание основных характеристик структуры и данных, подкрепляющих гипотезу, но, когда дело дошло до подведения итогов, он не сдюжил и потерял способность изъясняться. Слегка затуманенным взором он уставился на модель. «Красиво, видите же, как красиво!» – вот все, что он сумел выговорить. Но ведь это была правда.