Текст книги "Десять величайших открытий в истории медицины"

Автор книги: Мейер Фридман

Соавторы: Джеральд Фридланд
сообщить о нарушении

Текущая страница: 18 (всего у книги 19 страниц)

Соответственно на протяжении почти всего 1952 года ей не удавалось определить с помощью рентгеновской дифракции точное структурное строение ДНК формы А. Хуже того, за год она так и не смогла рассмотреть спиральную структуру молекул на рентгеновских дифракционных картинках формы А.

Вторая причина, по которой Франклин решительно отвергла предположение о спиральной структуре молекулы ДНК, заключалась в том, что эту точку зрения все более настойчиво отстаивали Уилкинс и его коллега Стоукс.

Конечно, такое утверждение накладывает на нас серьезную ответственность, однако, учитывая упрямство Розалинд Франклин и ее все увеличивавшуюся неприязнь по отношению к Уилкинсу, мы не считаем его таким уж невероятным. Более того, известно, что в конце весны 1952 года Франклин, используя многофокусную лампу и микрокамеру, полученные Уилкинсом в 1950 году, провела рентгеновское исследование волокна ДНК и получила вполне удовлетворительную рентгеновскую дифракционную фотографию ДНК в ее влажной В-конфигурации. Франклин не показала эту фотографию (она стала известной под названием «Фотография № 51») ни Уилкинсу, ни другим сотрудникам лаборатории, потому что даже неопытный студент, только Начинающий знакомиться с методами рентгеновского дифракционного анализа, мог бы разглядеть на ней спиральную природу молекулы ДНК.

Франклин не просто скрыла дифракционное доказательство спиральной структуры В-формы ДНК – примерно через три месяца после того, как была сделана фотография, она разослала сотрудникам отдела биофизики открытки с жирной черной рамкой. Надпись на открытках гласила:

С большим прискорбием сообщаем о смерти СПИРАЛИ ДНК (кристаллической), последовавшей в пятницу,18 июня1952 года… Надеемся, что д-р М. X. Ф. Уилкинс произнесет надгробное слово в память о покойной СПИРАЛИ.

Сочиняя жестокую открытку, Франклин все же позаботилась указать, что спиральной структурой не обладала именно кристаллическая, А-форма ДНК. Ведь она уже знала, что форма В, безусловно, имела спиральную структуру.

Конечно, распространение этой «поминальной» открытки не обрадовало Уилкинса. Через несколько месяцев Франклин провела коллоквиум по своим исследованиям, в ходе которого он убедился в том, что форма А действительно не обладает спиральной структурой. Если бы он увидел «Фотографию № 51», демонстрирующую бесспорно спиральную природу В-формы, он продолжал бы верить, что ДНК имеет спиральную структуру. Но Уилкинс эту картинку не увидел и потому почти утратил интерес к изучению ДНК.

В конце 1952 года Рэндолл все-таки решил установить мир в своей лаборатории. Он предложил Франклин уйти и передать все полученные ею результаты Уилкинсу. Она подчинилась. Лишь тогда Уилкинс увидел «Фотографию № 51», безоговорочно подтверждавшую существование спирали. Он был потрясен – ведь если бы Франклин была добрее и показала ему фотографию полгода назад, они вдвоем уже разгадали бы загадку молекулярной структуры ДНК!

В январе 1953 года Уилкинс совершил серьезную ошибку: он показал «Фотографию № 51» Уотсону. Видимо, сделал он это потому, что не подозревал о трех обстоятельствах. Во-первых, он, скорее всего, не знал, что, несмотря на приказ Брэгга, отданный в конце 1951 года, Крик и Уотсон продолжали заниматься ДНК. Во-вторых, поскольку его никогда не привлекала идея определения структуры молекулы с помощью моделей, Уилкинс не понял, насколько близко они подошли к решению проблемы. И в-третьих, он совершенно не знал, что в их распоряжении был отчет Рэндолла перед Советом по медицинским исследованиям от 1951 года, в котором содержались некоторые данные относительно ДНК, полученные как Франклин, так и самим Уилкинсом. Увидев спираль на «Фотографии № 51», Уотсон сразу же сопоставил с ней эти данные, что и позволило им с Криком закончить модель молекулы ДНК.

Эта модель, фантастически красивая, имела вид спирали и состояла из двух цепочек, связанных друг с другом пуринами и пиримидинами. В феврале 1953 года Уотсон, вооружившись сей конструкцией, а также только что опубликованным ошибочным описанием структуры ДНК Лайнуса Полинга, отправился к Брэггу, чтобы получить его разрешение на возобновление работы над ДНК.

Уотсон рассказал Брэггу, насколько близко он подошел к разгадке молекулярной структуры ДНК, и особо отметил, что, поскольку Полинг тоже пытается определить эту структуру, речь идет о международном соревновании между Англией и Америкой, а не просто о «семейных» разборках между группой Уилкинса в Королевском колледже и Кавендишской лабораторией. Иными словами, Уотсон просил разрешения забыть о некогда существовавших опасениях, связанных с вторжением в сферу интересов Уилкинса. Под его напором Брэгг, не желавший даже допускать мысли о том, что Полинг вновь обойдет его, позволил Уотсону вернуться к строительству моделей. Конечно, Брэгг не мог не понять, что Уотсон и не прекращал заниматься ДНК. (Крик в разговоре не упоминался.)

Теперь Уотсон уже не сомневался в том, что молекула ДНК представляет собой двойную спираль. Оставалось только понять, каким образом пурины и пиримидины одной цепочки связываются или соединяются с пуринами и пиримидинами другой. Он бился над этой проблемой в течение всего февраля 1953 года: сначала пытался построить модель, в которой два пурина (гуанин и аденин) и два пиримидина (цитозин и тимин) первой цепочки соединялись бы с аналогичными пуринами и пиримидинами второй цепочки. Такой тип построения пар не устроил Крика, который, изучив данные Франклин, считал, что цепочки идут в противоположных направлениях.

Тогда Уотсон взял картонные копии четырех оснований и попытался найти другой способ соединения цепочек – соединил гуанин (пурин) не с другим пурином, а с цитозином (пиримидином), а аденин (также пурин) – с тимином (другим пиримидином). И тут обе цепочки потрясающим образом соединились. 28 февраля Уотсон и Крик окончательно поняли, что смогли разгадать структуру ДНК. Оставалось только вставить в модель металлические пластинки, обозначавшие основания, и, может быть, спаять еще несколько проволочек, изображавших водородные связи. Это было сделано во вторую неделю марта.

Именно в это время Крик получил от Уилкинса письмо следующего содержания:

Мой милый Фрэнсис!

Спасибо за письмо по полипептидам. Думаю, тебе будет интересно узнать, что наша темная леди (т. е. Розалинд Франклин) на следующей неделе оставляет нас, и значительная часть трехмерных данных уже находится в наших руках. Теперь я свободен от других обязательств и начал генеральное наступление на тайные оборонительные сооружения Природы по всем фронтам: с применением моделей, теоретической химии и интерпретации данных, кристаллографических и сравнительных. Наконец-то палубы свободны и мы все можем откачивать воду!

Осталось недолго.

Всем привет.

Неизменно твой,

М.

Прочитав это письмо, Крик посмотрел в угол кабинета, где стояла построенная ими модель. Уилкинс очистил палубы, чтобы найти решение проблемы, которую они уже разрешили. Крик так и не ответил на это письмо. Судя по всему, он попросил руководителя лаборатории Джона Кендрю сообщить Уилкинсу об окончании постройки модели по телефону.

Незадолго до 18 марта Уилкинс получил экземпляр рукописи статьи, которую Крик и Уотсон собирались послать в журнал «Nature» («Природа») для немедленной публикации. Прочитав ее, Уилкинс отправил Крику письмо, начинавшееся так: «Думаю, вы оба – мошенники, но в вас что-то есть». В письме Уилкинс предложил, чтобы его группа, а также Франклин и Гослинг тоже написали статьи, которые могли бы быть напечатаны вместе со статьей Уотсона и Крика. Он закончил письмо фразой: «Как предатель предателю – удачи!»

Никто не знает, кому и как удалось добиться того, что редакция «Nature» сообщила: статья Уотсона и Крика о ДНК поступила к ним 3 апреля 1953 года, в тот же самый день, что и еще две статьи на ту же тему, – авторами одной были Уилкинс, Стоукс и Уилсон, авторами второй – Франклин и Гослинг. Двадцать пятого апреля все три статьи были напечатаны под общим заголовком «Молекулярная структура нуклеиновых кислот», каждой статье предшествовал свой подзаголовок [160]160
  J. D. Watson and F. H. C. Crick, «Molecular Structure of Nucleic Acidj Structure for Deoxyribose Nucleic Acid», Nature171 (1953):737;M. H. F. Wilkins, A. R. Stokes, and H. R. Wilson, «Molecular Structure of Nucleic Acids. Molecular Structure of Deoxypentose Nucleic Acids», ibid., p. 738;R. F. Franklin and R. G. GosIing «Molecular Structure of Nucleic Acids. Molecular Configuration in Sodium Thymonucleate», ibid., p. 740.


[Закрыть].

Мало того, что работы исследовательских групп из Кембриджа и Королевского колледжа одновременно увидели свет, их также напечатали вместе в виде одногооттиска, чего ранее никогда не случалось.

Прочитав все три статьи, невольно задаешься вопросом, почему занимающая одну страницу и состоящая из восьмисот слов статья Уотсона и Крика получила всемирное признание и считается ключевой работой по открытию ДНК, тогда как две другие работы прошли почти незамеченными [161]161
  К счастью, в 1962 году Нобелевский комитет не оставил без внимания этот отчет Уилкинса и его коллег, а также дальнейшие выдающиеся достижения Уилкинса. А сэр Аарон Клуг не оставил без внимания вклад Франклин; в начале своей Нобелевской речи в 1982 году он сказал: «Если бы ее жизнь не оборвалась так трагически рано, она обязательно получила бы эту премию».


[Закрыть].

Рассматривая выпуск «Nature» от 25 апреля 1953 года, можно увидеть, что статья Уотсона и Крика напечатана перед работами Уилкинса и Франклин (опережая их всего на одну страницу), но это позволило Уотсону и Крику называть две другие работы «последующими публикациями». Напротив, Уилкинс и Франклин были вынуждены называть работу Уотсона и Крика «предшествующей публикацией». Печально, но факт: если содержание твоей статьи предварено содержанием статьи другого автора, ты теряешь самое святое для науки – приоритет. Более того, и Уилкинс, и Франклин указывали, пусть и иносказательно, что результаты их исследований подтверждают точность модели Уотсона и Крика. Франклин и Гослинг заключали свою статью словами: «В целом наши идеи не расходятся с моделью, предложенной Уотсоном и Криком в предшествующей публикации». Тем самым за Уотсоном и Криком утвердился приоритет открытия, и с этим, при всем нежелании, приходилось считаться.

Мало того что статья Уотсона и Крика открывала блок публикаций и авторы двух других работ оказались вынужденными скрепя сердце подтверждать ее выводы, великое открытие, а именно факт того, что две спиральные цепочки соединяются друг с другом благодаря связям пуринов и пиримидинов, описывалось в ней ясным, отточенным английским языком, без отвлекающего многословия. Работы же Уилкинса и Франклин изобиловали малопонятными научными терминами, и создавалось впечатление, что авторам доставляет удовольствие сбивать читателя с толку, излагая заумную физико-химическую тягомотину.

Великолепным и по-настоящему смертельным ударом по соперникам стала и простая диаграмма структуры молекулы, нарисованная от руки женой Крика Одиль: две линии (изображающие две цепочки молекул) обвивались вокруг вертикальной осевой нити, а проходившие между ними горизонтальные линии изображали пары пуриново-пиримидиновых оснований, соединяющие две спиральные цепочки.

Этот рисунок, выполненный Одиль Крик, с сопроводительной подписью появился в статье Уотсона и Крика, ОПУБЛИКОВАННОЙ В ВЫПУСКЕ ЖУРНАЛА «Nature» от 25 апреля 1953 года

Простое визуальное изучение спиральных линий позволяло увидеть, что их разделение, по всей видимости, и является тем механизмом, с помощью которого самовоспроизводятся все клетки организма.

После объяснения химического состава цепочек и поперечных линий, разделяющих и в то же время соединяющих их, авторы сообщали: «Следует заметить, что из постулированного нами специфического образования пар сразу же следует возможный механизм копирования генетического материала». Это решительное заявление, сформулированное лично Криком, не могло остаться незамеченным ни одним ученым независимо от того, в какой области он работал. Опять-таки и схематичное изображение рентгенограммы молекулы ДНК, представленное в статье Уилкинса, и впечатляющие дифракционные картинки в работе Франклин могли рассчитывать на внимание лишь со стороны специалистов по кристаллографии. К счастью для Уилкинса, по меньшей мере один из этих специалистов сумел в 1962 году довести до сведения Нобелевского комитета, насколько важную роль сыграли дифракционные рентгенографические изображения в расшифровке строения одной из самых главных молекул в мире, молекулы, определяющей облик человека, его разум, а может быть, и душу.

Какой бы потрясающей и дерзкой ни была статья Уотсона и Крика, опубликованная 25 апреля, настоящим шедевром чистого мышления следует признать их вторую работу, увидевшую свет спустя пять недель в том же журнале [162]162
  J. D. Watson and F. H. C. Crick, «Genetical Implications of the Structure of Deoxyribonucleic Acid», Nature171(1953):964–967.


[Закрыть]. В первом параграфе утверждалось, что «имеется множество доказательств», указывающих на то, что ДНК является «носителем части (если не всей) генетической специфики хромосомы и, следовательно, самого гена». Однако на самом деле никакого «множества доказательств» не существовало. Имелись только данные Эвери и его коллег, о которых в статье даже не упоминалось. Затем, согласившись с тем, что их модель нашла подтверждение в экспериментальныхработах Уилкинса и Фанклин, Крик и Уотсон достаточно осмелели, чтобы указать, что две цепочки соединяются связями между аденином и тимином и между гуанином и цитозином. В качестве подкрепления этих данных они использовали экспериментальныеданные, полученные Чаргаффом, – во всех исследованных им нуклеиновых кислотах количество пуриновых и пиримидиновых оснований было примерно одинаковым.

Напомнив о принципе образования пар оснований, авторы указывали, что ввиду своей длины молекула ДНК допускает существование любой последовательности пар оснований в своей структуре, после чего делали потрясающий вывод о том, что в такой длинной молекуле, как ДНК, со множеством возможных последовательностей пар оснований, «возможно множество различных пермутаций, и поэтому представляется вероятным, что точная последовательность оснований является кодом, переносящим генетическую информацию».

Далее Уотсон и Крик писали: «Поскольку могут образовываться только определенные пары оснований, то при заданной последовательности оснований одной цепи последовательность оснований другой цепи определяется автоматически. Таким образом, одна цепочка является дополнением другой, и именно эта особенность объясняет, как молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты может самовоспроизводиться». И затем: «Каждая цепочка служит собственным шаблоном для воспроизведения новой цепочки, и в конечном итоге там, где мы имели всего одну пару цепочек, получается две пары».

Скромно указав, что почти каждое утверждение в статье следует рассматривать как предположение и что многое еще только предстоит открыть, авторы заключали: «Суть предлагаемой нами гипотезы состоит в том, что шаблон является паттерном оснований, образованным одной цепочкой дезоксирибонуклеиновой кислоты, и что в гене содержится дополняющая пара таких шаблонов».

Питер Медавар, один из самых талантливых английских ученых, считал, что статья Уотсона и Крика, появившаяся в «Nature» 30 мая 1953 года, была не только более значимой, чем его собственное открытие, также удостоившееся Нобелевской премии, но и вообще представляла собой самое крупное событие в истории науки XX века, причем важнейшая особенность этого открытия заключалась в его завершенности. Он говорил о том, что если бы Уотсон и Крик только «нащупывали пути к ответу» или если бы они представили свое решение проблемы «как поэтапное, а не как родившееся из озарения», статья воспринималась бы как хорошо написанная, но «лишенная настоящего романтизма».

Следует отметить, что эти комментарии Медавар сделал в 1968 году, то есть через пятнадцать лет после изложения гипотезы Уотсона – Крика. Мы испытываем серьезные сомнения относительно того, мог ли он высказываться подобным образом в мае 1953 года, сразу после появления второй статьи. Скорее он был бы склонен полагать, что вся гипотеза о структуре ДНК представляет собой серию блестящих догадок, основанных только на экспериментальных выводах Эвери, Чаргаффа, Уилкинса, Франклин, и что самое главное, на подсказках химика Донахью, настаивавшего на том, что, вопреки прочитанному Уотсоном в учебниках, пуриновые основания в ДНК имели кетонную, а не енольную форму. Именно эта информация, полученная от Донахью, помогла Уотсону открыть связи пуринов и пиримидинов в ДНК. Уилкинс знал о том, что ДНК, вероятно, представляет собой двойную спираль, уже в 1950 году, а Франклин впервые открыла, что основа молекулы ДНК сформирована основаниями; однако ни Уилкинс, ни Франклин так и не поняли, что аденин может связываться только с тимином, а гуанин – только с цитозином. Эта поистине замечательная догадка принадлежала Уотсону и Крику.

Никогда еще для того, чтобы сделать открытие такого масштаба, ученые не пользовались столь простым набором средств: чертежи на доске, изучение результатов экспериментов и публикаций других исследователей, прилаживание друг к другу пластмассовых шариков, проволочек и металлических пластинок. За несколько лет совместной работы ни Уотсон, ни Крик ни разу не прикоснулись к нитям ДНК и не взглянули на них. Да им не нужно было этого делать: эту часть работы за них провели Эвери, Чаргафф, Уилкинс и Франклин.

Позже Крик признавал, что их смелая гипотеза не получила немедленного и широкого признания. Однако в 1958 году Мэтью Мезельсон и Франклин Сталь провели изящный эксперимент и подтвердили, что ДНК действительно представляет собой двойную цепочку, делящуюся в каждом поколении таким образом, что субъединицы материнской цепочки переходят к дочерним молекулам, а исходные субъединицы после многочисленных делений сохраняются интактными [163]163
  M. S. Meselson and F. W. Stahl, «The Replication of DNA in Escherichia coli» Proceedings of the National Academy of Science44 (1956):67.


[Закрыть].

После этого С. Бреннер с коллегами открыли молекулу-мессенджер РНК, передающую послания от молекулы ДНК в рибосомы цитоплазмы клетки и «объясняющую» им, как синтезировать одну или несколько из двадцати аминокислот. В конце 1961 года, на основании этого открытия, Крик и Бреннер смогли объяснить общую природу генетического кода, что открыло широчайшее поле деятельности для всех генетиков [164]164
  S. Brenner, F. Jacob, and M. Meselson, «An Unstable Intermediate Carrying Information from Genes to Ribosomes for Protein Synthesis», Nature190 (1960):576; и F. H. C. Crick et al., «General Nature of the Genetic Code for Proteins», Nature,192 (1961):1227.


[Закрыть]. Два последних открытия заставили Нобелевский комитет понять, что дальше затягивать присуждение премии Уотсону и Крику уже нельзя. Комитет не забыл и о человеке, сделавшем первые шаги на пути изучения проблемы, Морисе Уилкинсе. В 1962 году всем троим ученым вручили Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Если бы в 1958 году Розалинд Франклин не умерла от рака, процесс присуждения премии мог бы стать очень интересным. Премию не вручают посмертно и не делят между более чем тремя лауреатами. Будь Франклин жива в 1962 году, она бы смело могла претендовать на премию. Нельзя также забывать о том, что в ходе радиоинтервью Крик открыто признал, что в 1953 году они с Уотсоном не смогли бы сформулировать свою гипотезу без помощи Франклин. Когда мы спросили Уотсона, кто стал бы лауреатом Нобелевской премии, если бы Франклин дожила до 1962 года, он без колебаний ответил: «Крик, я и Розалинд Франклин».

Однако мы полагаем, что Уилкинс достоин своей доли Нобелевской премии в той же, если не в большей, степени, что и Уотсон с Криком. Если бы Уилкинс не изолировал одну нить ДНК, не дополнил бы рентгеновский аппарат микрофокусной лампой и микрокамерой, не рассказал Крику (о чем пишет Уотсон в «Двойной спирали»), что молекула ДНК слишком толстая, чтобы содержать всего одну цепочку полинуклеотидов, и что, следовательно, молекула представляет собой спираль из полинуклеотидных цепочек, закрученных одна вокруг другой,и на протяжении всего 1952 года не снабжал бы Крика информацией об экспериментах, проводимых им самим и Франклин, журнал «Nature» от 25 апреля и 30 мая не напечатал бы статьи Уотсона и Крика.

Сегодня, спустя сорок пять лет после публикации основополагающих статей в «Nature», на счету Уотсона три должности (профессора в Гарвардском университете, директора Института Колд-Спринг-Харбор и в течение недолгого времени директора Национального центра исследований генетики человека при Национальном институте здоровья), он пишет и редактирует научные монографии. Помимо Нобелевской премии, он еще получил медаль Копли от Королевского общества и более пятнадцати почетных докторских степеней.

Крику после получения Нобелевской премии также предлагали почетные степени, но он решительно отказывался от них. Открыв вместе с Бреннером генетический код, он полностью прекратил работу в сфере генетики – увлекся нейрофизиологией. В течение многих лет он возглавлял кафедру в Институте Солка. Сидя в своем кабинете, он смотрел на залитый солнцем Тихий океан и размышлял об истинной функции снов в процессе мышления. Он никогда не соглашался с фрейдовской интерпретацией снов, хотя сам Фрейд наверняка посмеялся бы над книгой Крика [165]165
  F. H. C. Crick, Life Itself: Its Origin and Nature(New York: Simon an Shuster, 1981).


[Закрыть], в которой тот изложил свою теорию. Согласно этой теории жизнь на Земле началась с того, что на ней разбился снаряд, пущенный с другой планеты, рассеяв вокруг себя споры, из которых впоследствии произошли бактерии, амебы, рыбы, динозавры и люди.

Уилкинс ушел на пенсию и оставил должность профессора молекулярной биологии. В первые десятилетия после опубликования статьи в «Nature» он по-прежнему проводил сложные рентгенографические исследования ДНК и связанных с ней молекул. Помимо Нобелевской премии он получил также премию Ласкера. Он продолжает работать в Королевском колледже в звании заслуженного профессора и до сих пор читает лекции студентам. В настоящее время он работает над автобиографией, которая обещает быть настолько честной и точной, насколько позволит память уже далеко не молодого ученого. У него возникали определенные трудности при написании книги, особенно когда он пытался дать по меньшей мере справедливую оценку Розалинд Франклин. И вспомним еще раз, что Морису Уилкинсу парадоксальным образом всегда было проще сосуществовать с грустью. Встречаясь с ним, мы неизменно вспоминали замечание Йейтса: «Будучи ирландцем, он испытывал постоянное ощущение трагедии, которое поддерживало его в короткие периоды радости» [166]166
  Когда авторы писали свою книгу, Морис Уилкинс и Фрэнсис Крик были еще живы. Они оба умерли в один год – в 2004 году: Крик – 28 июля. Уилкинс – 5 октября. (Примеч. ред.)


[Закрыть].

Мы думали обо всем этом солнечным осенним днем 1991 года, стоя у могилы Розалинд Франклин. Белые мраморные стенки саркофага блестели под яркими лучами солнца, но бронзовые буквы уже сильно потускнели. Нам пришлось постараться, прежде чем мы смогли прочесть короткую надпись:

ЗДЕСЬ ПОКОИТСЯ РОЗАЛИНД ЭЛСИ

ФРАНКЛИН

ГОРЯЧО ЛЮБИМАЯ СТАРШАЯ ДОЧЬ

ЭЛЛИСА И МЮРИЭЛЬ ФРАНКЛИН.

25 ИЮЛЯ 1920–18 АПРЕЛЯ 1958.

УЧЕНЫЙ

ЕЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОТКРЫТИЯ

В ОБЛАСТИ ВИРУСОВ ПРИНЕСЛИ ОГРОМНУЮ

ПОЛЬЗУ ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ

Таким образом, вклад Франклин в выдающееся достижение медицины нашего века не был признан даже после ее смерти. Однако ей воздали должное за то, что было для нее самым важным – за ее научную деятельность.