Марио Ливио - От Дарвина до Эйнштейна. Величайшие ошибки гениальных ученых, которые изменили наше понимание жизни и вселенной

«Мы предлагаем перспективную модель структуры нуклеиновых кислот… это первая точно описанная модель структуры нуклеиновых кислот, которую предложили исследователи. Структура соответствует некоторым характерным чертам рентгеновских снимков, однако точные расчеты плотности еще предстоит проделать, и правильность этой модели пока нельзя считать доказанной.»

Иначе говоря, некоторые углы еще предстояло загладить, но Полинг хотел установить свое первенство и застолбить участок.

Несмотря на довольно-таки робкую интонацию этой научной статьи, в личном общении Полинг держался гораздо самоувереннее. В письме шотландскому биохимику (впоследствии нобелевскому лауреату) Александеру Тодду, датированном 19 декабря 1952 года, Полинг писал: «Мы считаем, что открыли структуру нуклеиновых кислот. Думаю, что рукопись с описанием этой структуры мы опубликуем примерно через месяц, но я практически уверен, что структура, которую мы открыли, верна… Эта структура очень красива»[242]. В тот же день он написал Генри Аллену Моу[243], президенту фонда Гугенхейма, и повторил эту же фразу: «Я считаю, что открыл структуру нуклеиновых кислот как таковых».

Другой постоянный корреспондент Полинга, его сын Питер, по счастливой случайности, всего за несколько месяцев до этого приехал в Кембридж, чтобы работать под началом Джона Кендрю. У Питера был стол в кабинете, который он делил еще с четырьмя сотрудниками. Вот что он пишет: «Слева, у окна, сидит болтун по имени Фрэнсис Крик. Справа – стол, который иногда занимает Джим Уотсон. Еще в кабинете временно работает Джерри Донохью, которого я хорошо знаю, потому что он давно сотрудничает с Калифорнийским технологическим институтом, и, наконец, Майкл Блюм, младший сотрудник Джона Кендрю»[244]. В ту эпоху, до всякой электронной почты, Питер благодаря постоянной переписке с отцом стал основным каналом связи между Калифорнийским технологическим институтом и Кембриджем. Поэтому, как только Лайнус сообщил Питеру, что написал статью о структуре ДНК, тот попросил экземпляр. Это было 13 января 1953 года. В своем письме с просьбой Питер сделал приписку, которая очень красноречиво говорит, под каким давлением работали тогда английские ученые: «Сегодня мне рассказали одну историю. Знаешь, как пугают детей: “Веди себя хорошо, а то придет страшный великан и заберет тебя”. Так вот, уже больше года Фрэнсис [Крик] и все прочие то и дело приговаривают сотрудникам Королевского колледжа, которые занимаются нуклеиновыми кислотами: “Надо постараться как следует, а то нуклеиновыми кислотами, чего доброго, займется Полинг!”»[245]

Неудивительно, что когда Питер рассказал Уотсону и Крику, что Полинг открыл структуру ДНК, у них земля ушла из-под ног. У всех сотрудников Кембриджа еще свежа была память о его триумфе с альфа-спиралью, поэтому молодые люди сразу испугались, не станет ли это катастрофическим дежавю. Двадцать третьего января Питер снова написал Лайнусу, на сей раз с жалобой: «Грустно, что здесь нет Джима Уотсона [Уотсон ненадолго уехал в Милан]. Без него скучно. Нечем заняться. Да и интересных девушек тут нет, только восторженные дурочки, которых интересует исключительно секс, причем так, вообще»[246].

Две недели, которые прошли между тем, как Питер попросил у отца копию статьи, и прибытием рукописи, стали для Уотсона и Крика вечностью. Когда Питер наконец принес статью, Уотсон подскочил к нему, выдернул ее у него из кармана пальто и жадно пробежал краткое содержание и введение. Потом он несколько минут изучал иллюстрации – и глазам своим не верил. Структура, которую предлагал Полинг, с фосфатами в центре и основаниями снаружи, оказалась поразительно похожа на его с Криком нежизнеспособную модель. Модель Полинга была полнейшей нелепицей!

Глава 7. Чья же это ДНК?

Бедствия бывают двух видов: наши собственные несчастья и удачи ближних.

Вывод, что модель ДНК Полинга неверна, Уотсон сделал не только потому, что она состояла из трех цепочек. Просто молекула нуклеиновой кислоты, которая получилась у Полинга, вообще не была кислотой. То есть при растворении в воде она не могла выделять ионы водорода. Атомы водорода в ней были прочно связаны с фосфатными группами, отчего те становились электрически нейтральными, в то время как в любом учебнике по элементарной химии – в том числе и в книге самого Полинга! – говорится, что фосфаты должны быть заряжены отрицательно (водный раствор кислоты сильно ионизирован). И вообще извлечь эти атомы водорода было невозможно, поскольку именно они служили своего рода замками, скрепляющими три цепочки при помощи водородных связей.

Молчать о ляпсусе подобного масштаба Уотсон и Крик, конечно, не могли. Величайший в мире химик построил совершенно несостоятельную модель, причем она была неверна не из-за какой-то биологической тонкости, а из-за дурацкой ошибки в самой что ни на есть элементарной химии. Уотсон, по-прежнему не веря своим глазам, бросился к кембриджскому химику Рою Маркхэму[247] и в лабораторию органической химии – спросить там, есть ли какие-нибудь сомнения в том, что ДНК в том виде, в каком она встречается в природе, представляет собой соль кислоты. К полному удовольствию Уотсона, все подтвердили, что произошло немыслимое: Полинг грубо ошибся в элементарной химии.

В тот день осталось сделать всего две вещи. Сначала Крик бросился к Перуцу и Кендрю, чтобы убедить их, что дело не терпит отлагательства: если они с Уотсоном немедленно не примутся за свою модель, напирал он, Полинг вот-вот найдет у себя ошибку, а значит, пересмотрит свои результаты. По подсчетам Крика, на то, чтобы создать правильную модель, у них было не больше полутора месяцев. Второе, что сделали Уотсон и Крик, казалось им столь же понятным и естественным: они отправились отмечать радостное событие[248] в паб «Орел» на Бенет-стрит. Впоследствии Уотсон вспоминал: «Поскольку за последние несколько часов мы страшно переволновались, о работе в тот день не могло быть и речи, поэтому мы с Фрэнсисом двинулись в “Орел”. Открывался паб по вечерам, и едва его двери отворились, как мы уже были там и подняли кружки за ошибку Полинга».

Как же Полинг мог так промахнуться? Почему подход к созданию моделей, который так прекрасно оправдался в случае с альфа-спиралью, оказался столь катастрофически бессилен в случае тройной спирали?

Анатомия ляпсуса

Попробуем шаг за шагом проанализировать возможные причины ошибки Полинга. Во-первых, дело было в том, сколько времени и сил он на самом деле потратил на работу над моделью ДНК. Он начал обдумывать некоторые аспекты ДНК после появления статьи Ронвина в ноябре 1951 года. Однако всерьез размышлять над этой задачей Полинг начал лишь через год, в ноябре 1952 года. А статья у него была готова всего через месяц – к концу декабря 1952 года! Сравните это с усердной работой над структурой полипептидов, когда он обдумывал все тонкости около тринадцати лет, несколько раз откладывал публикацию – до тех пор, пока не оказался полностью уверен, что его модель верна. Так что даже с точки зрения временных затрат напрашивается мысль, что модель ДНК была сработана наспех, кое-как. Так, судя по всему, думал и Морис Уилкинс. В интервью об истории открытия структуры ДНК он отмечал: «Полинг просто не стал стараться. Сам он, наверное, и пяти минут не думал над задачей»[249]. К вопросу о том, почему, собственно, он так спешил и почему был так рассеян, мы еще вернемся.

Во-вторых, есть большая разница в качестве данных, на основании которых Полинг строил модель молекулы белка и модель ДНК. В случае альфа-спирали коллега Полинга Роберт Кори собрал обширный арсенал структурной информации о размерах, объемах и углах расположения отдельных составляющих молекулы. А в случае ДНК Полинг, напротив, работал практически в вакууме. Рентгеновские снимки, которые ему удалось раздобыть, были скверного качества, к тому же на них изображалась смесь форм А и В, о чем Полинг не подозревал, так что толку от них не было никакого. Хуже того, Полинг не знал, что в препаратах, с которых делались снимки, содержалось значительное количество воды. А поскольку Полинг пренебрег тем фактом, что примерно треть материала в образцах ДНК составляла вода, то неверно подсчитал плотность, а это привело его к ошибочному выводу, что цепочек в спирали три. Наконец, Кори много и подробно изучал то, из каких «кирпичиков» состоят белки, а над основаниями – составляющими частями нуклеотидов – подобной работы проделано не было.

Далее, у Полинга случилось два непостижимых провала в памяти. Один относился к соотношениям оснований, которые подсчитал Чаргафф, а другой – к принципу самокомплементарности, который сформулировал сам Полинг. Напомню, что Чаргафф обнаружил, что количество основания А равно количеству основания Т, а количество С – количеству G, так что напрашивался вывод, что основания так или иначе спарены, а значит, цепочек две, а не три. Впоследствии Полинг утверждал, что знал про эти соотношения, но забыл. Сам Чаргафф полагал, что в этом и кроется главная причина ляпсуса: «Полинг в своей структурной модели ДНК не принял в расчет мои результаты. В результате его модель была бессмысленна с химической точки зрения».