Текст книги "Эврики и эйфории. Об ученых и их открытиях"

Автор книги: Уолтер Гратцер

сообщить о нарушении

Текущая страница: 16 (всего у книги 33 страниц)

На моих глазах он не раз подвергал себя серьезной опасности, и все разговоры о том, что он рисуется перед зрителями, пусть в них и есть доля истины, совершенно несправедливы. Однажды он вдыхал кислород на глубине 30 метров (то есть под давлением в 4 атмосферы) в обложенном кусками льда бассейне. Довольно неосмотрительно он предложил мне, раз уж я его ассистент, испытать все на себе. В итоге мокрый замерзший профессор и молодой судовой врач в таком же состоянии заработали кислородное отравление одновременно, и только по счастливому стечению обстоятельств у меня не начались судороги, а Холдейн не утонул. Более того, конвульсии начались у Холдейна, которого я держал за руки, когда он в водолазном костюме сидел под водой, а я стоял на платформе чуть выше.

В результате благодаря Холдейну инструкцию о том, как следует покидать подводную лодку, переписали, а заодно серьезно усовершенствовали вооружение субмарин.

Другая тема – действие углекислого газа на организм – заинтересовала Холдейна намного раньше, чем он решился поставить опыт на себе. Для этого ему нужно было искусственно повысить кислотность, чтобы подавить выбросы углекислоты, вырабатываемой в процессе обмена веществ. Сначала он принял около 80 граммов питьевой соды. Чтобы кислотность выросла, он, конечно, не стал пить соляную кислоту, а вместо этого вызвал у себя нарушения кислотно-щелочного баланса, ежедневно принимая по 30 граммов хлористого аммония. Отравление кислотой вызвало проблемы с дыханием, которые продолжались еще несколько дней по окончании эксперимента. Итогом этих экспериментов стала разработка методов лечения детской болезни тетании (иногда смертельной), которую вызывает повышенная щелочность организма.

История клофелина рассказывается в работе: Stahle H., Chronicles of Drug Discovery, ed. Blindra E.S. and LednicerD. (Wiley, New York, 1982). Прочие опыты на себе описаны в книге: Altman Lawrence K., Who Goes First? (Random House, New York, 1987). Экспериментам отважного Холдейна-сына посвящена биография: Ronald Clark, J3.S. (Hodderand Stoughton, London, 1968), откуда и позаимствованы приведенные выше цитаты; про эксперимент Холдейна с двуокисью углерода рассказывается в одном из его блестящих эссе о науке, опубликованных в Daily Worker и собранных под заглавием Possible Worlds (Chatto and Windus, London, 1927J (книга многократно переиздавалась).

Русская трагедия

В мрачные времена после Октябрьской революции советский режим вырастил новое поколение ученых – “крестьян” и “босяков” от науки, которые, трудясь в “лабораториях-бараках”, при помощи народной мудрости должны были развивать сельское хозяйство новой страны. В 1929 году Сталин дал ход разрушительной политике коллективизации деревни. Пренебрежение традиционными методами земледелия, а также засуха и глупость властей привели к страшному голоду. По некоторым оценкам, тогда погибло около 8 миллионов человек. Опасаясь скорого возмездия, в страхе за свою жизнь управленцы-аппаратчики запаниковали и потому были рады любому невежде и шарлатану, у которого найдется панацея для улучшения урожаев.

Украинский крестьянин Трофим Денисович Лысенко был среди этих шарлатанов самым жестоким и расчетливым и при этом лучше прочих умевшим располагать к себе людей. Втершись в доверие к Сталину, он два десятилетия подряд железной хваткой удерживал в руках не только сельское хозяйство, но и советскую биологию в целом. В частности, он объявил: все то, чем занимались тогда биологи других стран, а генетики в особенности, – буржуазнофашистское надувательство, которое следовало безжалостно искоренить. Биология в Советском Союзе пришла в упадок, целое поколение генетиков и лучшие ученые-практики были расстреляны или брошены в тюрьмы. Самым известным среди них был Николай Вавилов, главный агроном страны и, во времена возвышения Лысенко, президент Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук имени Ленина.

Все, кто знал Лысенко, сходились во мнении, что этот худой и угрюмый на вид человек – обладатель гипнотического обаяния, настойчивый и убедительный. Вот каким увидел автор статьи в “Правде” Лысенко на заре его карьеры и, очевидно, еще до того, как он овладел в совершенстве искусством демагогии:

Если судить о человеке по первому впечатлению, то от этого Лысенко остается ощущение зубной боли – дай бог ему здоровья. Унылого он вида человек. И на слово скупой, и лицом незначительный – только и помнится угрюмый глаз его, ползающий по земле с таким видом, будто, по крайней мере, собрался он кого-нибудь укокать. Один раз всего и улыбнулся этот босоногий ученый: это было при упоминании о полтавских вишневых варениках с сахаром и сметаной.

Вавилова арестовали во время экспедиции по сбору растений на Украине. Это случилось так:

Сначала Н.И. Вавилов со своими товарищами выехал в Киев. Из Киева на машине они проехали во Львов, из Львова – в Черновцы. Из Черновиц, собрав большую группу местных специалистов, на трех переполненных машинах поехали в предгорные районы для сбора и изучения растений. Одна машина не могла преодолеть трудности дороги, и ей пришлось вернуться. На обратном пути встретился легковой автомобиль, в котором находились люди в штатском.

“Куда поехали машины Вавилова? – спросил один из встречных. – Он нам срочно нужен” – “Дорога дальше плохая, – ответили из экспедиционного автомобиля, – возвращайтесь с нами в Черновцы, Вавилов должен вернуться к 6–7 часам вечера, и вы его так быстрее найдете” – “Нет, мы должны его найти именно сейчас, пришла телеграмма – его срочно вызывают в Москву”.

Вечером остальные участники экспедиции вернулись без Вавилова, его увезли так быстро, что он не смог даже взять свои вещи. Только уже поздно вечером трое в штатском приехали за ними. Сотрудник экспедиции начал развязывать мешки, сваленные в угол комнаты, чтобы найти среди них вавилов-ский мешок с вещами. Наконец он его нашел. Сверху в мешке был большой сноп растений полбы – полудикой местной пшеницы, найденной Вавиловым.

В Институте растениеводства впоследствии определили, что это был новый, ранее не известный ботаникам вид полбы. В последний день служения Родине – 6 августа 1940 года – Вавилов сделал свое последнее ботанико-географическое открытие. И хотя открытие не было большим, его уже не вычеркнешь из истории науки. И очень немногие ученые, читавшие небольшую статью Ф.Х. Бахтеева “Новый вид полбы, найденный Н.И. Вавиловым”, которую опубликовали в 1960 году в юбилейном сборнике, посвященном Н.И. Вавилову, могли догадаться, что дата находки – это тот день, о котором ученые всего мира будут всегда вспоминать с горечью и болью.

Два года спустя Вавилов погиб в тюрьме от голода и болезней. А влияние Лысенко тем временем все росло, и вскоре оно распространилось и на физику и химию. Химики пошатнулись, но физики держались стойко. Преемник Сталина, Хрущев, человек малообразованный, к мнению ученых не прислушивался. Химик Александр Несмеянов, президент Академии наук СССР, рассказывал, как они с Игорем Курчатовым, блестящим руководителем советского атомного проекта, безуспешно пытались переубедить главу государства:

Разговорились однажды мы с И.В. Курчатовым, который был тогда членом президиума Академии наук, о невыносимом положении в биологии, задавленной лженаукой. Решили напроситься на прием к Н.С. Хрущеву, чтобы поговорить на эту тему.

В кабинете у Н.С. Хрущева инициативу разговора захватил напористый Курчатов. Начал он не слишком удачно – с выгод, которые США получали от гибридных сортов кукурузы и которых мы лишаемся из-за предвзятого отношения к современной генетической науке. Я, сколько мог, поддакивал, а Н.С. Хрущев оживился, полез в письменный стол и достал тяжелые, толстые, более чем полуметровой длины кукурузные початки, погрозил ими и сказал: вот, дескать, какая у нас кукуруза, что вы мне рассказываете о сельском хозяйстве, в котором ни черта не понимаете. Ваше дело – физика и химия, а в биологию не лезьте. <…> Как ни пытались мы развить и варьировать тему о плачевном положении советской биологии, об ошибках Лысенко, наш собеседник явно скучал и почти нас не слушал…

На обратном пути я зашел к управляющему делами Совета министров, там меня застал звонок Хрущева: “Тов. Несмеянов, делайте что хотите, но Лысенко не трогайте – головы за него рубить будем!” На этом мы и расстались.

Этим история и кончилась, и я занялся другими делами. Я продолжал посещать заседания Совета министров, и [взаимодействия] было даже больше, чем прежде, но и больше неприятных ситуаций. Иногда это было ненамеренным, но в других случаях [трудно было ошибиться]: Хрущев намеревался вмешиваться в дела Академии под видом советов по улучшению ее деятельности. <…>

У меня все в большей мере начало складываться убеждение, что многие действия Н.С. Хрущева были продиктованы его убеждением в том, что дабы часы ходили, их почаще нужно встряхивать. Такое “трясение” в применении к Академии наук было единственно доступным Хрущеву способом управления этим организмом. Способ этот применялся все чаще. В конце 1960 г. был один из случаев применения этого способа. В реплике в мой адрес Хрущев упрекнул меня в каких-то недостатках в работе Академии, в частности в том, что Академия, мол, занимается исследованием каких-то мушек. (Хрущев имел в виду мушек-дрозофил, самый благодатный объект исследований в западной генетике. Лысенко считал это чрезвычайно забавным.) Я встал и к ужасу присутствующих там членов Политбюро заявил, что изучение этих мушек чрезвычайно важно для многих отраслей науки. Это было неслыханное до той поры открытое выступление (на людях!) против точки зрения Хрущева. Затем я сказал: “Несомненно, есть возможность сменить президента Академии, найти более подходящего для этой цели академика. Я уверен, например, что М.В. Келдыш лучше справился бы с этими обязанностями”. – “Я тоже так думаю”, – бросил Хрущев. Заседание продолжалось. <…> Дальше нам оставалось только ждать.

В сталинские времена такие речи были бы самоубийственны, однако Несмеянову они не причинили особого вреда[8]8
  Тут автор неточен: Несмеянова скоро заставили отказаться от поста президента Академии.


[Закрыть]. Что касается Лысенко, то, сместив Хрущева, его оставили без последнего всемогущего покровителя – и лишили всех званий и власти. Последние годы Лысенко провел в маленькой лаборатории сельскохозяйственного института, опозоренный и осыпаемый бранью (но при этом сожалел о судьбе многих своих жертв).

Медведев Жорес, Взлет и падение Лысенко: История биологической дискуссии в СССР, 1929–1966 (М.: Книга, 1993)[9]9
   Автор ссылается на статью: Emiliya G. Perevalova, Chemical Intelligencer, 6, 32 (2000), где книга дана в отрывочном переводе.


[Закрыть]. Воспоминания Несмеянова цитируются по книге: Несмеянов А.Я., На качелях XX века (М.: Наука, 1999).

Так устроен мир

Взойдя на английский трон, Георг I больше всего гордился тем, что в числе его подданных оказался Ньютон. С тех пор престиж государства все больше и больше определялся уровнем развития науки в стране. Прошли века, но политически грамотные манипуляторы от науки об этом не забывали.

Американские ученые во времена “холодной войны” в совершенстве освоили один прием: стоит забить тревогу, говоря об успехах Советов, – и им выделяют средства. Их советские коллеги тоже не упускали повода воспользоваться ситуацией. К примеру, дипломат Мелвин Прайс (глава подкомитета Конгресса по научно-исследовательским и опытноконструкторским работам [R@D]) так вспоминает беседу с советским физиком в Дубне:

Когда мы приехали в Дубну два года назад, руководитель Лаборатории[10]10
  Имеется в виду Институт ядерных исследований.


[Закрыть] обратился к нашей группе с просьбой объяснить, как нам выделяют деньги на строительство ускорителей. Мы рассказали нашему советскому коллеге про все формальности. Он сказал: “Это мне непонятно, – и добавил: – Зато понятно, что вам дают деньги, когда вы заявляете, что у русских уже есть синхротрон на ю миллиардов элек-тронвольт, а вам нужен синхротрон на 20 миллиардов электронвольт. Вот откуда у вас берутся деньги” Тогда я заметил: “Может быть, в этом что-то и есть, – и поинтересовался: – А как получаете деньги вы?” “Так вот и получаем”, – ответил он. Прайс пересказал этот диалог Джону Уильямсу, главе исследовательского отделения Комиссии по атомной энергии, и тот отозвался так: “Ну что ж, весьма правдивая история”.

Синхротрон – это прибор, который разгоняет протоны до огромных скоростей (более современное приложение – ускорять почти до скорости света электроны, которые затем генерируют излучение высокой плотности, востребованное во многих экспериментах из самых разных областей науки). Устройство выглядит как подземный круговой туннель в километры длиной. В те времена ускоритель в Дубне работал так неудачно, что физики его окрестили “Ускорителем памяти Сталина”[11]11
  На самом деле первый ускоритель в Дубне специально запустили к 70-летию И.В. Сталина – под его личным контролем и, разумеется, без всякой – опасной – иронии.


[Закрыть].

Когда Роберт Вильсон, главный в Америке эксперт по созданию ускорителей, выступал перед сенатским комитетом, он нашел еще более веский довод финансирования. Чем, спросили его, поможет этот дорогостоящий проект защищать Соединенные Штаты? “Ничем, – ответил он, – но он сделает Соединенные Штаты достойными того, чтобы их защищали”.

Разговор Прайса и советских ученых приводится в книге: Greeberg Daniel S., The Politics of Pure Science (New American Library, New York, 1967 ).

Перетягивание каната в борьбе за нить жизни

Открытие структуры ДНК Фрэнсисом Криком и Джеймсом Уотсоном – один из самых драматичных эпизодов в истории науки. Еще драматичней он выглядит в красочном изложении самого Уотсона. В 1952 году 24-летний Уотсон был приглашенным сотрудником Кавендишской лаборатории в Кембридже. Экспериментальные данные, на которые Уотсону с Криком приходилось опираться, были скудны, и при этом оба ученых ясно понимали, что в своих исследованиях они неодиноки. Работе, которая велась в Королевском колледже Лондона, мешала взаимная неприязнь двух главных действующих лиц, Мориса Вилкинса и Розалинды Франклин; главных конкурентов, как казалось Уотсону, следовало искать в Калифорнии, где обосновался грозный Лайнус Полинг – по всеобщему мнению, лучший структурный химик в мире. По счастливой случайности соседом Уотсона по кабинету был сын Полинга Питер, аспирант Кавендишской лаборатории. Чаще всего, вспоминает Уотсон, разговор у них заходил о девушках, однако

…когда Питер одним декабрьским днем плавно вплыл в наш кабинет и закинул ноги на стол, ничего милого в его улыбке от уха до уха, расползшейся по лицу, не было. В руках он держал письмо из Штатов, которое забрал на почте по пути с обеда в Питерхаусе.

Письмо было от его отца. За обычными разглагольствованиями о семейных делах следовала новость, которой мы давно опасались: Лайнус располагает структурой ДНК. Про детали не было ни слова, так что с каждым разом, когда письмо переходило от Фрэнсиса ко мне и обратно, мы становились все грустнее. Фрэнсис принялся расхаживать туда-сюда по комнате, рассуждая вслух, что надеется невероятным интеллектуальным усилием восстановить то, до чего, возможно, додумался Лайнус. Раз Лайнус не сообщил нам правильного ответа, то наши заслуги признают равными, если только объявить об открытии одновременно.

Ничего стоящего так и не случилось, но какое-то время спустя мы поднялись попить чаю и рассказали Максу Перутцу и Джону Кендрю про письмо. Там мы заметили Брэгга (директора лаборатории), однако никто из нас не решился ему рассказать, что американцы, похоже, в очередной раз обставят английских исследователей. Пока мы поглощали шоколадные бисквиты, Джон пытался приободрить нас, уверяя, что Лайнус может и ошибаться. В конце концов, тот ни разу не видел картинок Мориса и Рози (фотоснимков рентгеновского рассеяния, полученных в Королевском колледже). Сердце, однако, подсказывало нам обратное.

И вот наступила развязка: в феврале Полинг дописал свою статью и направил копию в Кембридж. Уотсон от ожидания был уже на грани нервного срыва.

На самом деле, в Кембридж пришли два экземпляра: один сэру Лоуренсу (Брэггу), другой – Питеру. Первым импульсом Брэгга было отложить статью. Не зная, что Питер получил другой экземпляр, он долго колебался, прежде чем отнести свой в лабораторию Максу. Там ее мог увидеть Фрэнсис – и затеять новую охоту за дикими гусями. Согласно графику, насмешки Фрэнсиса предстояло выносить еще восемь месяцев. Разумеется, если тот завершит свою диссертацию в срок. Затем на год (если не больше) Крик отправится в бруклинское изгнание (в Политехнический институт, где ему предстояло работать), а тут воцарятся мир и спокойствие.

Пока сэр Лоуренс колебался, стоит ли отвлекать Фрэнсиса от его диссертации, Фрэнсис и я сосредоточенно изучали копию, которую после обеда принес нам Питер. Лицо Питера, когда он переступил порог, выдавало нечто важное, и у меня заныло в животе от предчувствия, что все потеряно. Видя, что ни Фрэнсис, ни я не в состоянии дальше ждать, Питер немедленно сообщил нам, что модель – трехцепочечная спираль с сахарно-фосфатной связью посередине. Это выглядело настолько похоже на наши прошлогодние изыскания, которые было решено прервать, что я сразу подумал: не осади нас Брэгг, мы уже прославились бы, сделав великое открытие. Не оставляя Фрэнсису ни шанса выпросить статью, я выудил ее из кармана куртки Питера и стал читать. Потратив меньше минуты на выводы и введение, вскоре добрался до рисунков с расположением ключевых атомов.

И сразу почувствовал: что-то тут не так…

Модель Полинга противоречила экспериментальным данным: Фрэнсис и Крик были с ними знакомы, а Полинг – нет. Что еще хуже, модель была неправильной с химической точки зрения. Считаные недели спустя Уотсон и Крик определили структуру ДНК. Их модель была убедительной до мельчайших деталей – сомнений в ее правильности практически не оставалось.

Случай, о котором говорит Уотсон, – когда американцы обставили английских ученых – связан с выяснением структуры полипептидной цепи, то есть структуры белка. Данные рентгеновского рассеяния говорили, что нерастворимый белок кератин (вещество волос, ногтей и наружного слоя кожи) обладает регулярной структурой, почти наверняка спиральной. Несколько лабораторий выдвигали предположения о том, какую форму может принимать эта упорядоченная структура. Брэгг, Перутц и Кендрю напечатали статью со своими гипотезами, которые, как вскоре выяснилось, были неверны.

Окончательную ясность внес Полинг. В 1948 году он в качестве приглашенного профессора работал в Оксфорде. В послевоенные годы университет был местом унылым и безрадостным. Полинг серьезно простудился и заразился синуситом, который приковал его к постели. “В этот день я впервые открыл детектив, – писал он позже, – я просто старался не чувствовать себя несчастным. На второй день было все то же самое. В конце концов такое положение дел меня утомило, и я подумал: “Почему бы мне не поразмышлять о структуре белков?” Взяв ручку, карандаш и бумагу, он набросал полипептидную цепь с линейной геометрией. Значительную часть своей жизни Полинг посвятил измерению и истолкованию длин химических связей между атомами углерода и азота, углерода и кислорода и т. д., а также углов между такими связями; поэтому для него не составило труда извлечь эти числа из своей обширной памяти. Нарисованную цепь он вырезал и завернул, а потом, принимая во внимание, что атомы углерода при азоте будут образовывать водородные связи (слабое, но важное взаимодействие второго порядка) с кислородными атомами других аминокислот в цепи, он попытался выстроить регулярную структуру.

Вскоре Полинг нашел спиральную конформацию, которая выглядела весьма убедительно; тогда он подозвал жену и попросил принести транспортир, чтобы измерить у спирали геометрические параметры. Чтобы структура повторяла себя, требовалось 18 аминокислотных остатков, и эти остатки образовывали пять витков спирали. От радости Полинг забыл о своих бедах. Об открытии своем он никому не рассказал, поскольку оно не слишком хорошо согласовывалось с экспериментом: уже интервалы между аминокислотными остатками, критические для всей теории величины, отличались от данных рентгеноструктурного анализа. Впрочем, сворачивая бумагу, Полинг в конце концов обнаружил знаменитую структуру, которую мы знаем под названием альфа-спирали. Брэгг с коллегами упустили ее, поскольку ограничили себя требованием, чтобы на каждый виток приходилось целое число аминокислотных остатков. Когда Полинг предъявил структуру с 18 остатками на 5 витков, кембриджская группа была потрясена.

Макс Перутц описывает свою реакцию на выход статьи Полинга – это случилось, когда он субботним утром копался в библиотеке. Перутца откровение Полинга поразило как удар молнии, в смятении он сел на велосипед и отправился домой обедать. Раздосадованный упущением и явным расхождением модели с рентгенограммами, он внезапно вспомнил свой визит к человеку, который эти рентгенограммы сделал, – Уильяму Эстбури из Лидса. И тут Перутц понял: конструкция прибора Эстбури просто не позволяла разглядеть пятно от рентгеновских лучей в том месте, где, согласно Паули, оно должно было быть.

В сумасшедшем оживлении я поехал обратно в лабораторию и отыскал лошадиный волос, который хранился в ящике. Закрепив его в гониометрической головке (это устройство для точного выставления углов) под углом в 31° относительно падающего рентгеновского пучка, я заменил плоскую пластинку, какой пользовался Эстбури, свернутой в цилиндр пленкой – она позволяла фиксировать все рассеянные лучи под брэгговыми углами (это углы между падающим и рассеянным рентгеновскими лучами, отвечающие разным симметриям переноса в структуре) до 85° Через пару часов, когда я проявил пленку, сердце мое готово было выскочить наружу. Как только я вынес пленку на свет, то обнаружил ярко выраженный сигнал, отвечающий расстоянию в 1,5 ангстрема – как раз той величине, что соответствовала а-спираль Полинга и Кори.

Утром в понедельник, когда Перутц появился перед своим начальником, сэром Лоуренсом Брэггом, на его лице можно было увидеть и досаду, и торжество. Когда Брэгг поинтересовался, как идея эксперимента пришла ему в голову, Перутц ответил, что всему виной их неумение увидеть то, что увидел Полинг, – это его и разозлило. Брэгг отреагировал фразой: “Лучше бы я разозлил вас раньше” Под таким заголовком и вышла книга Перутца, в которой он рассказывает эту историю.

Версия Джеймса Д. Уотсона истории об открытии ДНК изложена в его классической книге: James D. Watson, The Double Helix (Weidenfeld and Nicolson, London, 1968), а воспоминания Перутца – в книге: Max Perutz, I Wish I Made You Angry Earlier (Cold Spring Harbor Laboratory Press / Oxford University Press, Oxford, 1998). Cm. также интервью И. Харгиттаи с Лайнусом Полингом в Chemical Intelligencer, 4, 34 (1996).