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

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?

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».

Второй провал в памяти Полинга был еще поразительнее. Вспомним, что Полинг еще в 1948 году говорил, что если гены состоят из двух частей, комплементарных друг другу, их воспроизводство получается легко и просто. В этом случае каждая из двух частей служит образцом для создания второй части, так что комплекс из двух комплементарных частей в целом может служить образцом для создания точной своей копии. Из этого принципа самокомплементарности [250]прямо следует, что архитектура должна состоять из двух цепочек, а конструкция из трех нитей ему явно противоречит. Однако Полинг, очевидно, ко времени построения модели ДНК начисто забыл об этом принципе.

Когда я говорил с Алексом Ричем и Джеком Дуницем [251], которые в это время только получили ученую степень и работали под началом Полинга, они согласились, что если бы Полинг видел рентгеновский снимок № 51 В-ДНК, который сделала Розалинда Франклин, он бы сразу понял, что молекула зеркально симметрична, а значит, ее структура не тройная, а двойная. Однако, как мы уже заметили, Полинг не предпринимал никаких усилий, чтобы взглянуть на снимки Франклин.

В январе 2011 года я спросил Джеймса Уотсона, удивился ли он, когда увидел ошибочную тройную модель Полинга. Уотсон рассмеялся: «Удивился ли я? Да чтобы Лайнус сделал подобную ошибку – такого даже в фантастическом романе не сочинишь! Едва я увидел эту структуру, как сразу подумал: “Чепуха!”»