Фрэнсис Крик - Что за безумное стремленье! [litres]

Его расчеты карт Паттерсона для кристаллов конского гемоглобина были сложной и трудоемкой работой, поскольку в те времена методы – как обработки данных рентгеновских снимков, так и расчетов преобразований Фурье – были по современным меркам до крайности примитивны. Требовалось выращивать много кристаллов (так как каждый из них мог вынести лишь определенную дозу рентгеновских лучей, а потом разрушался), делать много рентгенограмм, заниматься их перекрестной калибровкой, измерять «на глазок» и вносить систематические поправки. Расчеты проводились не на компьютере в нынешнем смысле слова (он появится позже), а на табуляторах IBM с перфокартами. Они отнимали у ассистентов до трех месяцев и были очень трудоемкими. Затем все полученные данные следовало нанести на карту и вычертить контуры, пока в конце концов не получалась стопка прозрачных листов, отображавших отдельные участки Паттерсоновой плотности в виде изолиний. Насколько мне помнится, изолинии отрицательных значений (средняя корреляция была принята за ноль) отбрасывались, а учитывались только положительные значения.

Еще один урок я получил, когда Перуц докладывал свои результаты небольшой группе специалистов по рентгеновской кристаллографии со всех концов Великобритании, собравшихся в Кавендишской лаборатории. После его доклада встал Бернал, чтобы высказать свои замечания. Я считал Бернала гением. Почему-то я вбил в себе голову идею, что всем гениям присущи дурные манеры. И потому я удивился, услышав, как он высказывает самые сердечные одобрения смелости Перуца, взявшегося за столь сложную и по тем временам беспрецедентную задачу, а также тщательности и упорству, с которыми тот подошел к делу. Лишь после этого Бернал посмел выразить – в самой любезной форме – сомнения в возможностях метода Паттерсона, в особенности его применения в данном случае. Я усвоил, что, если у вас имеются критические замечания в адрес какого-то научного исследования, лучше высказать их твердо, но дружелюбно, предварив похвалами положительных сторон работы. Остается только пожалеть, что я не всегда придерживался этого полезного правила. На беду, случалось так, что из-за недостатка терпения меня заносило, и я выражался слишком резко и уничтожающе.

Как раз на таком семинаре я делал свой первый доклад по кристаллографии. Хотя мне было уже за тридцать, это был всего лишь второй мой исследовательский семинар (после посвященного движению частиц магнетита в цитоплазме). Я сделал типичную ошибку новичка, попытавшись втиснуть слишком много в отведенные двадцать минут, и огорчился, заметив, как на середине доклада Бернал стал ерзать и явно слушал вполуха. Лишь потом я узнал, что он волновался, куда делись слайды для его доклада, который шел следующим после моего.

Но все это были мелочи по сравнению с предметом моего выступления, в котором я, по сути, говорил о том, что все они занимаются пустой тратой времени и что, по моим оценкам, практически все методы, которые они применяют, не имеют шансов на успех. Я рассмотрел каждый метод по очереди, в том числе метод Паттерсона, и попытался продемонстрировать, что негодны все, кроме одного. Исключением был так называемый метод изоморфных замещений, который, по моим расчетам, имел кое-какой потенциал успеха, при условии, что он осуществим химически.

Как я уже упоминал, рентгенограммы обычно дают нам только половину информации, необходимой для того, чтобы реконструировать трехмерную картину электронной плотности кристалла. Эта трехмерная картина нужна нам, чтобы установить расположение многих тысяч атомов в кристалле. Есть ли способ получить недостающую часть информации? Оказывается, есть. Допустим, можно добавить в кристалл какой-то очень тяжелый атом, например ртути, в одно и то же место на каждой из его белковых молекул. Допустим, это добавление не нарушает упаковку белковых молекул, но лишь смещает одну или две молекулы воды. Тогда мы можем получить две различных картины рентгеновской дифракции – одну без ртути, вторую со ртутью. Изучая различия двух рентгенограмм, можно, если повезет, установить, где в кристалле располагаются атомы ртути [строго говоря, в ячейке кристалла]. Установив их расположение, мы можем извлечь недостающую информацию, если изучить каждое пятнышко рентгенограммы и посмотреть, усиливает ли атом ртути его интенсивность или ослабляет.

Это и есть так называемый метод изоморфных замещений. «Замещений» – потому что мы замещаем легкий атом или молекулу, например воды, тяжелым атомом, к примеру, ртути, который рассеивает рентгеновские лучи сильнее. «Изоморфных» – потому что два белковых кристалла (с ртутью и без нее) будут иметь одинаковую форму [в пределах ячейки]. В общих чертах можно представить себе добавочный тяжелый атом как отслеживаемый маркер, который помогает нам найти дорогу среди всех остальных атомов. Как выяснилось, обычно нужно не менее двух различных изоморфных замещений, чтобы получить основную часть недостающей информации, а желательно – три и более.

Этот широко известный метод уже успешно применялся для определения структуры малых молекул. Ранее была пара робких попыток применить его к белкам, но они окончились неудачей, вероятно, из-за несовершенства технологии. Ситуацию усугубляло заглавие моего доклада. Я обсуждал с Джоном Кендрю содержание своего будущего выступления и спросил его, как мне это озаглавить. «Почему бы не назвать, – сказал он, – “Что за безумное стремленье!”» (это цитата из стихотворения Китса «Ода к греческой вазе») [18] Ни в одном из стихотворных русских переводов Китса эти слова не сохранены. . Я так и сделал.

Брэгг пришел в ярость. Какой-то новенький рассказывает тут опытным спецам по рентгеновской кристаллографии – включая самого Брэгга, который основал эту область и находился на ее передовых фронтах чуть ли не сорок лет, – что то, чем они занимаются, почти наверняка бесперспективно! То, что я демонстрировал несомненное понимание теории вопроса и, надо признать, был неподобающе велеречив, рассуждая о ней, было еще хуже. Позже, когда я сидел позади Брэгга, готовясь слушать предстоящую лекцию, и высказывал соседу свои обычные критические замечания по той же теме в довольно язвительном тоне, Брэгг обернулся ко мне через плечо. «Крик, – сказал он, – вы раскачиваете лодку».

Его раздражение можно было понять. На группе людей, вовлеченных в трудоемкую затею, успех которой неочевиден, плохо отражается постоянная критика со стороны одного из ее участников. Она деморализует, лишает уверенности, необходимой для того, чтобы довести авантюрное предприятие до успешного завершения. Но не менее вредно продолжать гнуть свою линию, заведомо обреченную на поражение, тем более если существует альтернативный метод. Как потом оказалось, все мои возражения были абсолютно справедливы – за одним исключением. Я недооценил перспективность изучения простых, повторяющихся цепочек искусственных пептидов (отдаленно родственных белкам), которое вскоре дало кое-какую полезную информацию, но в целом я был прав, предсказывая, что лишь метод изоморфных замещений способен дать нам детальные сведения о структуре белка.