Тайна жизни. Как Розалинд Франклин, Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли структуру ДНК

ЭИздательство «Альпина нон-фикшн» представляет книгу Ховарда Маркела «Тайна жизни. Как Розалинд Франклин, Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли структуру ДНК» (перевод Натальи Колпаковой).

Открытие Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком в 1953 г. структуры двойной спирали ДНК лежит в основе практически всех достижений современной генетики и молекулярной биологии. Но как ученые пришли к этому результату и почему успех принадлежит именно Уотсону и Крику? В повествовании Маркела, одного из ведущих мировых специалистов по истории медицины, за величайшим научным прорывом стоят имена пяти (а не двух!) ученых, каждый из которых достоин славы и бессмертия: Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик, Розалинд Франклин, Морис Уилкинс и Лайнус Полинг. Блестящие умы, сильные личности, они оказались и соратниками, и конкурентами. При этом главной героиней автор делает Розалинд Франклин, поднимая таким образом, помимо других важных тем научного мира, вопросы мужского шовинизма, антисемитизма и несправедливости. Автор увлекает читателя в интеллектуальное путешествие, воссоздавая напряженную погоню за истиной и сложную картину личных взаимоотношений, деликатно затрагивая тайны жизни, выходящие далеко за рамки биологии.

Предлагаем прочитать начало одной из глав книги.

Рентгенограмма № 51

Интервьюер: Какова ваша?.. Я имею в виду, что есть несколько вариантов знаменитой истории о той рентгенограмме. Мне точно не известно, какова ваша версия.

Морис Уилкинс: А, это как я стащил снимок у Розалинд Франклин и показал Джиму.
Интервью Мориса Уилкинса (около 1990 г.)

Есть, видите ли, такой миф, что мы с Фрэнсисом, в сущности, украли структуру у сотрудников Королевского колледжа. Мне показали рентгенограмму, полученную Розалинд Франклин, и — ба! — там была спираль, а через месяц мы знали структуру, и лучше бы Уилкинсу не показывать мне тот снимок. Я не забирался в ящик стола и не крал снимок, мне его показали и сообщили расстояния, повторяющийся элемент 34 Å, а я примерно понимал, что это означае т, и… ну, так вышло, что снимок Франклин стал ключевым — в психологическом отношении, это мобилизовало нас.
Джеймс Уотсон (около 1999 г.)

Гослинг передал мне негативы в ходе подготовки; понимаете, она наводила порядок в делах, собираясь уходить… Я не просил их… Я совершенно уверен, что их мне дал именно Гослинг, а не она… Но вот что ужасно: это изображение было получено в мае, на девять месяцев раньше… и я подумал, что это довольно скверно с ее стороны — иметь все свидетельства… спиральности и не сказать ничего нам. И я решил… если теперь ты хочешь изменить свою точку зрения насчет спиральности, что ж, мы живем в свободном мире и никто не может быть против… Я отнесся довольно цинично. Я не знал, что она действительно что-то сделала. Я дискредитировал ее, но откуда мне было знать? В самом дел е, очень часто люди попросту не знают, что каждый из них делает, и возникает недопонимание и прочее.

В мемуарах, изданных в 2003 г., Уилкинс упомянул, что передача рентгенограммы вызвала у него горькие чувства: «Розалинд была так враждебна , что я не хотел ни о чем ее просить». Однако всего через несколько страниц он описывает, как, идя по главному коридору физического факультета, встретил Реймонда Гослинга и тот, протянув ему снимок № 51 Розалинд Франклин, сказал, что теперь, когда Франклин уходит из группы Королевского колледжа, он может владеть снимком и делать с ним что хочет. Уилкинс не мог поверить своим глазам: «[Снимок] был намного четче и резче первой четкой картины В-формы, которую Розалинд показала нам в октябре 1951 г., — той, которая так восхитила Стоукса и меня. На ней ясно, как никогда, был виден косой крест, свидетельствующий о спиральной структуре».

Воспоминания Реймонда Гослинга об этом важном событии тоже менялись со временем. В 2000 г. он объяснил: «Морис имел полное право на эту информацию. В Королевском колледже столько всего происходило до прихода Розалинд». Однако в 2003 г. изложение Гослинга стало неопределенным: «Я не помню, как ему досталось это прекрасное изображение. Возможно, его дала ему Розалинд, а может, и я». В 2012 г. новый вариант: поскольку Франклин вот-вот должна была уйти из лаборатории и не имела времени продвинуться дальше поверхностного анализа, который уже был выполнен, она решила отдать Уилкинсу негатив снимка лучшего образца В-формы. И потом Гослинг в какой-то день в январе 1953 г. нашел Уилкинса, чтобы отдать ему этот «прощальный подарок». Тот очень удивился и хотел убедиться, действительно ли Розалинд сказала, что он может распоряжаться этими интересными данными как ему будет угодно.

Непросто нарушить гладь защитных воспоминаний. Тем не менее обращают на себя внимание несколько моментов. Почему это Франклин поручила своему ученику просто так отдать важные сведения далеко не самому уважаемому ею человеку во всем Королевском колледже ? Если она собиралась из-за своего ухода отдать свои данные, то почему она не вручила их Джону Рэндаллу, ведь результаты труда аспиранта считаются собственностью руководителя исследовательского проекта, получившего грант?

Можно с уверенностью утверждать, что 2 мая 1952 г. Франклин сделала прекрасную рентгенограмму № 51. Для этого она тщательно вытянула из вязкого препарата пучок волокон ДНК тонким капилляром (нелегкая задача), больше сотни раз перенастроила тяжелую камеру для получения различных ракурсов и экспозиций, вынесла по меньшей мере сто часов воздействия высокого уровня радиации. И Уилкинс, и Уотсон всегда настаивали, что эти снимки сделал Гослинг, что формально верно, поскольку, будучи ее помощником, он выполнял много вспомогательной работы. Однако, как справедливо заметила сестра Розалинд Дженифер Глинн, есть большая разница между разработкой эксперимента и нажатием кнопки рентгеновского аппарата. Не увидев ответ в кристально четком косом кресте на полученном ею снимке, Франклин отложила его в сторону и потратила следующие несколько месяцев на долгий анализ А-формы ДНК с помощью функций Паттерсона.

В первую неделю января 1953 г. Розалинд Франклин вернулась к интерпретации данных о В-форме. Ее лабораторные журналы свидетельствуют, что она много занималась как «влажной» В-формой ДНК, так и более сложной для интерпретации «сухой» А-формой, а также пыталась согласовать свои данные рентгеновской кристаллографии с правилами Чаргаффа, как-то расположить азотистые основания в структуре с фосфатными группами снаружи. На 28 января 1953 г. был назначен ее прощальный семинар в Королевском колледже , где речь должна была идти об этих результатах.

Кому бы больше всех радоваться по поводу «прощальной церемонии» Франклин, так это Морису Уилкинсу. Но радоваться было не в его натуре. 21 января он послал Крику письмо с сообщением о предстоящем семинаре и колкостями в адрес Розалинд: «Давайте побеседуем после, когда воздух немного очистится. Я надеюсь, ведьмовские курения быстро развеются и перестанут застилать нам глаза. P. S. Скажите Джиму, что ответ на его вопрос “Когда вы последний раз говорили с ней?” — сегодня утром. Весь разговор заключался в одном произнесенном мною слове».

Сразу после доклада Франклин 28 января Уилкинс написал Крику о том, как угнетает его обстановка на работе:

«Мне стало довольно тошно из-за выступления Розалинд. Бог знает, что станется со всем этим делом. [Она] говорила 1¾ часа безостановочно… и показала элементарную ячейку такого размера, что в нее можно было сесть, — но ничего в ней». В своих мемуарах Уилкинс немного украсил эти воспоминания. Он по-прежнему описывал выступление Франклин как «исключительно длинное и посвященное единственно ее предположениям о структуре А-ДНК — она вообще не упоминала В-форму ». Он утверждал, что помнит лишь модель, которую она сделала из проволоки: «Без сомнения, все это было тщательно продумано, но для меня здесь не было ничего нового… угнетала мысль, что такой способный ученый, как Розалинд, прилагает столько усилий на движение в неверном направлении».

Последнее утверждение, подразумевающее, что Франклин ищет неспиральную структуру, опровергается или, во всяком случае, ставится под сомнение ее лабораторными записями, рассказами Уилкинса журналистам о ее докладе в ноябре 1951 г. и даже его собственными мемуарами, в которых он описывает обсуждение после доклада. Уилкинс, первым поднявший руку, спросил Франклин, как неспиральная структура согласуется с полученной ею четкой дифракционной картиной В-формы . Франклин в своей жесткой и уверенной манере ответила, что не видит проблемы: В-ДНК является спиральной, А-ДНК нет. В 2003 г. Уилкинс вспоминал, как удивил его этот ответ Франклин: «Меня ошеломил ее ответ, потому что тогда я впервые услышал, как она признает, что какая-либо ДНК может быть спиральной. Я еще сильнее удивился ее мнению, что В-ДНК спиральная, а А-ДНК неспиральная. Мне никогда не приходило в голову, что она может так считать». Его сильно озадачило и ее пояснение, что ДНК должна быть способна легко переходить из спиральной формы в неспиральную при изменении содержания воды: «Стоукс и я полагали, что если В-ДНК является спиральной, то и А-ДНК должна быть спиральной. Мы не были твердо убеждены в этом, но считали очень вероятным». Уилкинс допускал, что просто не понял Розалинд, потому что они говорили друг с другом словно на разных языках. Не удовлетворенный ответом, он просто сел. Под конец жизни он утвердился в мысли, что обсуждение доклада закончилось так: «Никто больше ничего не сказал о строении В-формы, но я полагаю, что, если бы аудитории была показана поразительная новая дифракционная картина, ее бы обсудили. Почему она ее не показала?»

Герберт Уилсон, работавший под руководством Уилкинса, но не с Франклин, также присутствовал на семинаре. По его словам, он вел конспект ее прощального выступления, но, к сожалению, не сохранил его. В 1988 г., то есть еще при жизни Уилкинса, Уилсон утверждал, что В-ДНК не упоминалась и что он не знал о спиральной интерпретации В-формы ДНК Франклин до 1968 г., когда коллега и почитатель Франклин биохимик Аарон Клуг написал статью для журнала Nature о ее работе, основываясь на лабораторных записях. Однако следует учесть, что Уилсон был очень предан Уилкинсу. Говорил ли Уилсон правду или пытался защитить репутацию своего бывшего руководителя, которого в конце 1980-х многие весьма не одобряли за его поведение в отношении Франклин?

Утром 30 января Джеймс Уотсон десятичасовым поездом поехал из Кембриджа в Лондон. От вокзала Кинг з- Кросс он сначала на метро, а потом пешком добрался до Хаммерсмитской больницы, где встретился с Уильямом Хейсом, чтобы закончить совместную статью о рекомбинации бактерий. В кармане его пиджака лежал экземпляр препринта статьи Полинга и Кори о трехцепочечной модели. Оттуда он ближе к вечеру отправился в Королевский колледж.

Около четырех часов пополудни Джеймс влетел в кабинет Уилкинса и выложил ему новости: Полинг предложил модель ДНК, которая, похоже, ошибочна . Уилкинс, по-прежнему считавший Уотсона несносным и чудаковатым, объяснил, что в настоящий момент занят, и вежливо предложил ему вернуться чуть позже — возможно, надеясь, что американец исчезнет. А Уотсон спустился в цокольный этаж и пошел в лабораторию Франклин, что можно счесть довольно странным с учетом их взаимной неприязни.

Тут надо заметить, что у Уотсона были своеобразные отношения с женщинами. Любая «милашка» представлялась ему «объектом», о чем рассказывал французский микробиолог Андре Львов. В возрасте девяноста лет Уотсон говаривал, что в те времена его больше занимали девушки, чем наука.

Для Джеймса существовали женщины, заслуживающие его обожания, восхищения и защиты, например его мать Маргарет Джин, сестра Элизабет, писательница Наоми Митчисон. Другую немногочисленную группу составляли женщины-ученые, отличавшиеся добродушием и не подавлявшие своей блистательностью, вроде Дороти Ходжкин. Третья категория — особы, достойные презрения, к числу которых принадлежала возлюбленная Германа Калькара Барбара Райт. Наконец, были и такие представительницы женского пола, с которыми Уотсону было категорически трудно общаться, и к ним относилась Розалинд Франклин. Он всю жизнь не забывал, как она разгромила его модель тройной спирали в ноябре 1951 г.

Джеймс неизменно называл ее Рози, чего она терпеть не могла. В «Двойной спирали» она изображена так, что в 2018 г. младшая сестра Франклин Дженифер Глинн сказала: «Моя мать предпочла бы, чтобы Розалинд осталась смутным воспоминанием или вовсе была забыта, — все лучше, чем остаться в памяти по ее жестокому портрету, созданному Уотсоном».

Франклин была на месте, дверь приоткрыта. Уотсон вошел, застав ее врасплох. Взгляд Розалинд выразил, что незваным гостям следовало бы стучать. С ее стороны это было не просто призывом к элементарной вежливости. Все знали, что Франклин очень сосредоточена, когда работает. Когда возник Уотсон, она сидела в темноте, рассматривая с помощью микроскопа рентгенограмму, помещенную над негатоскопом — врачи пользуются таким устройством, чтобы смотреть рентгеновские снимки. Розалинд была всецело поглощена тем, что измеряла рефлексы в ангстремах. Естественно, внезапное появление Уотсона потревожило ее, и она не склонна была демонстрировать сердечность.

По описанию Уотсона, он рассказал ей о модели Полинга, и Франклин возразила, что спиральная структура ДНК пока еще научно не доказана. Опираясь на мнение Уилкинса, что Франклин была против спиральности , а также на собственные ошибочные представления о ее способностях и характере, Уотсон стал объяснять статью Полинга. Это была та самая статья, которую Франклин запросила у Роберта Кори несколько недель назад и должна была сразу же получить, с учетом того что в мае 1952 г. она щедро поделилась с ним своими рентгенограммами. Взглянув на вторую страницу препринта, она с удивлением увидела, что Полинг и Кори строили свои предположения на снимках, сделанных Астбери в 1938 г. с образцов ДН К, которые содержали смесь А- и В-форм ДНК. Притом Полинг и Кори упоминали, что Уилкинс в 1951 г. получил более качественные рентгенограммы, но не было ни слова о снимках Франклин, то есть ее благородным поступком Кори пренебрег.

Уотсон было затеял словесную игру, желая проверить, заметит ли Розалинд ошибку Полинга, но ей было не до игр. Увы, он не понял, что уже просто бесит ее, и продолжал бомбардировать вопросами и своими идеями, подчеркивая сходство трехцепочечной спирали Полинга и модели, которую Крик и он показали ей пятнадцать месяцев назад.

Уотсон ничего не знал о полученных Франклин результатах изучения В-формы ДНК и о том, что она подумывает о моделировании. Ее записи за ту неделю, в том числе относящиеся ко 2 февраля, когда ее посетил Уотсон, убедительно свидетельствуют, что она пыталась зрительно представить себе искомую структуру. В четких строчках вопросов, альтернатив и возражений на страницах записной книжки в красной обложке ощущается глубокая неудовлетворенность от безуспешных поисков цельной картины. Аарон Клуг прекрасно описал это состояние: «На тот момент Франклин достигла стадии, знакомой многим научным работникам, когда в уме борются вроде бы взаимоисключающие или не согласующиеся друг с другом соображения и непонятно, какие из них могут подсказать, как сложить головоломку».

Франклин была не в настроении терпеть фонтанирование Уотсона и резко возразила на его болтовню. Но Уотсон продолжил говорить о том, что она уже знала. Ее реакцию он описывает следующим образом: «Рози… едва сдерживая себя и повысив голос, сказала, что я и сам бы понял тупость своих утверждений, если бы перестал вопить и взглянул на ее результаты рентгеновского исследования». Разумеется, Уотсон до этого не видел рентгенограмму № 51. Он выпалил, что Розалинд «некомпетентна в интерпретации рентгеновских снимков и если бы подучила теорию, то поняла бы, что ее якобы свидетельства против спирали проистекают из малозначительных искажений, необходимых для того, чтобы упаковать правильные спирали в кристаллическую решетку».

Историю сражения неизбежно пишет победитель — или оставшийся в живых. Тогда в комнате были лишь двое. Из них Франклин вскоре умерла, а Уотсон написал «Двойную спираль», изложив свою историю . Таким образом, за ним осталось последнее слово:

Внезапно Рози встала из-за разделявшего нас стола и направилась ко мне. Опасаясь, что в ярости она может меня ударить, я схватил рукопись Полинга и поспешно отступил к открытой двери. Но там путь мне преградил Морис, который, разыскивая меня, заглянул в комнату. Морис и Рози глядели друг на друга поверх моей съежившейся фигуры, а я, запинаясь, объяснял Морису, что мы с Рози уже поговорили и что я как раз хотел пойти искать его в буфете. Тем временем я постепенно выбрался в коридор, оставив Мориса лицом к лицу с Рози. Морис задержался, и я уже начал опасаться, что он из вежливости пригласит Рози пойти с нами пить чай. Однако Рози вывела его из нерешительности, повернувшись к нам спиной и захлопнув дверь.

Пока они шли по коридору, Уотсон поблагодарил Уилкинса за то, что тот не дал Франклин напасть на него. В свою очередь, по его словам, Уилкинс подтвердил, что это вполне могло произойти, и рассказал, как несколько месяцев назад Розалинд после спора в его кабинете ринулась на него и они чуть ли не подрались. В пересказе Уотсона Уилкинс попытался спастись бегством, но «Рози преградила ему дверь и только в последний момент отодвинулась, но тогда рядом не оказалось никого третьего».

Дико думать, что Франклин могла бы ударить Уотсона или Уилкинса, которые оба были ростом метр восемьдесят с лишним. В 1970 г. Морис Уилкинс высказался в том духе, что Уотсон преувеличил: «Я боялся ее раздражать… Не думаю, что она напала бы на кого бы то ни было физически, но отвесить пощечину — вполне могу себе представить, хотя это не считается нападением». А через шесть лет вышел документальный фильм Государственной службы телерадиовещания США (PBS), в котором Уилкинс говорил вот что: «О господи! Кто кого ударил? Не думаю, чтобы кто-то кого-то ударил. Людям иногда кажется такое… разумеется, особо дружеских чувств там не было». Более убедительна сестра Розалинд Дженифер Глинн, хотя она и не присутствовала при стычке: «Розалинд была лишь немногим выше метра шестидесяти ростом и весила, я думаю, что-то около 56 килограммов. И вообще, она никогда бы никого не ударила». Что бы ни случилось в действительности, репутация Розалинд Франклин пострадала. Легенда о разъяренной Рози, бросающейся надрать уши Джеймсу, осталась. В 2018 г. Уотсон по-прежнему утверждал, что она собиралась его ударить.

В результате этого эпизода Уотсон понял: «Теперь мне не было нужды догадываться, в каком эмоциональном аду Морис находился последние два года. Он мог воспринимать меня почти как сотоварища, а не отдаленно знакомого, которому невозможно довериться без недопонимания и неприятных последствий». В 2001 г. в мемуарах, продолжающих «Двойную спираль» и названных «Гены, девушки и Гамов: после двойной спирали» (Genes, Girls and Gamow: After the Double Helix) Уотсон написал: «После того как Морис вот уже два года сдерживал себя из-за враждебности Розалинд, он раскрыл доселе бережно оберегаемый Королевским колледжем секрет: ДНК существует в двух формах — кристаллической (А) и паракристаллической (В)».

Уилкинс рассказал Уотсону еще об одном весьма существенном обстоятельстве: о том, что с середины лета у Розалинд имелись данные о новой форме ДНК, которая существует при высокой влажности, когда полинуклеотид окружен молекулами воды. Уотсон прямо-таки взмолился: «Как она выглядит?» Морис молча зашел в соседнюю комнату и вынул из ящика стола рентгенограмму этой формы, обозначаемой «В». Снимок был свежий — он еще пах уксусом, который использовался при проявлении пленки.

Этот важный момент Джеймс Уотсон описал так:

Как только я увидел рентгенограмму, у меня открылся рот и бешено забилось сердце. Распределение рефлексов было неизмеримо проще, чем всё, что получали раньше для формы А). Более того, бросавшийся в глаза черный крест рефлексов мог быть результатом лишь спиральной структуры. Пока речь шла об А-форме, доказательства спиральности оставались косвенными и тип спиральной симметрии был неясен. Но для В-формы можно было получить некоторые важнейшие параметры спирали, просто посмотрев на рентгенограмму. Не исключено, что всего за несколько минут можно будет установить число цепей в молекуле .

Через семнадцать лет после событий того дня Уилкинс освещал их иначе: «Наверное, мне следовало спросить разрешения Розалинд, а я этого не сделал. Ситуация была очень сложной. Некоторые считают, что я был очень н е прав, что сделал это без ее разрешения или, по крайней мере, не проконсультировавшись с ней, и, возможно, это так — не знаю. Вы можете считать меня неправым, если вам угодно, если вам это так видится. Я, собственно, себя не защищаю». Кроме того, Уилкинс попытался возложить вину на Уотсона: «Я считал, что имело место заимствование данных . Это некрасивый поступок, и неприятно о нем думать, но да, я бы сказал, так оно и было. Джим не чурался заимствовать данные. Должен сказать, он это делал. Что касается Фрэнсиса — нет, Фрэнсис такого не делает. Однако он знал, где Джим взял эти данные. Не мог не знать. Я не знаю, как он это оправдывает, — мы этого не обсуждали… Им не следовало поступать так, как они поступили. Я в этом убежден». Крик избрал легкий путь, попросту оправдав поступок Уилкинса. В апреле 2000 г. он написал: «Мне кажется, Морис не сделал ничего дурного, показав Джиму снимки».