Фрэнсис Крик - Что за безумное стремленье! [litres]

С Лайонелом Пенроузом и его модельками меня познакомил зоолог Мердок Митчисон. Из вежливости я попытался выказать интерес, но мне было трудно воспринимать все это всерьез. Мне это казалось нелепым, ведь дело было в середине 1950-х гг., после нашей публикации о двойной спирали ДНК. Я попытался привлечь внимание Пенроуза к нашей модели, но его гораздо больше увлекали его собственные «модели». Он полагал, что они могут иметь значение для реконструкции начального этапа происхождения жизни, до появления ДНК.

Его деревяшки, насколько я мог судить, не имели внятного отношения к известным (или неизвестным) химическим соединениям. Вряд ли он и правда считал, что гены сделаны из дощечек, но он, похоже, вовсе не интересовался органической химией как таковой. Почему же его подход оказался столь непродуктивным? Причина в том, что его модель была недостаточно приближена к действительности. Разумеется, всякая модель – до той или иной степени упрощение. Наша модель ДНК была сделана из металла, но она довольно точно отражала известные расстояния между атомами и, применительно к водородным связям, учитывала различную силу разных химических связей. Сама по себе она не подчинялась законам квантовой механики, но в известной степени иллюстрировала их. Она не колебалась из-за теплового движения молекул, но мы могли внести поправку на подобные колебания. Решающая разница между нашей моделью и моделями Пенроуза состояла в том, что наша дала возможность точных предсказаний в вопросах, которые не закладывались напрямую в ее устройство. Возможно, не существует четкой границы между демонстрацией и моделью, но в данном случае различие достаточно ясно. Двойная спираль, отображавшая детали химического строения молекулы, была истинной моделью, тогда как модель Пенроуза – не более чем демонстрацией, «авось-теорией».

Тем более нелепо было то, что его «модель» появилась намного позже нашей. Что он в ней находил? Думаю, в глубине души ему просто нравилось выпиливать, баловаться с деревяшками, и его увлекала идея использовать свое любимое хобби для иллюстрации одной из ключевых проблем в его профессиональной сфере – природы генов. Подозреваю, что как раз химию, напротив, он не любил и не хотел утруждаться ею.

Не могу отделаться от мысли, что многие «модели» работы мозга, которыми размахивают со всех сторон, возникают главным образом из-за того, что их авторы любят играть в компьютерные игры и сочинять программы – и впадают в эйфорию, если программа выдает красивый результат. Их как будто и не волнует, использует ли мозг в реальности те методы, которые заложены в их «модели».

Хорошая модель в биологии, следовательно, должна не просто обращаться к насущной проблеме, но при возможности – служить объединению данных, полученных несколькими разными методами, так, чтобы можно было провести несколько независимых проверок. Это не всегда возможно осуществить сразу – так, теория естественного отбора при Дарвине не могла быть проверена на клеточном и молекулярном уровне, – но теория всегда завладевает умами больше, если подкрепляется неожиданными доказательствами, особенно доказательствами из другой категории .

Следующая история, которую я собираюсь затронуть, касается молекулы, которую теперь называют матричной РНК. Двуспиральная структура ДНК обеспечила нам теоретическую концепцию неоценимой важности для будущего направления исследований – ведь она не просто связывала воедино подходы, которые на первый взгляд казались вовсе не связанными между собой, но и открывала возможность радикально новых экспериментов, которые невозможно было бы помыслить, не руководствуясь моделью ДНК. К несчастью, в наших рассуждениях содержалась одна крупная ошибка. В ту пору было неясно, происходит ли какой-то синтез белка в клеточном ядре (где в основном и находится ДНК), но все указывало на то, что по большей части он осуществляется в цитоплазме. Каким-то образом информация из последовательностей ядерной ДНК должна была поступать вовне ядра, в цитоплазму. Логичное соображение, выдвинутое еще до нашей модели ДНК, состояло в том, что посредником служит РНК. На этом основывался лозунг Джима Уотсона: «ДНК производит РНК производит белок».

Было известно, что клетки, в которых идет активный синтез белка, содержат больше РНК в цитоплазме, чем клетки менее активные. К концу 1950-х гг. было доказано, что эта РНК содержится преимущественно в мелких тельцах, состоящих из молекул РНК и смеси белков – теперь их зовут рибосомами. Разве не естественно было заключить, что каждая рибосома синтезирует лишь один белок и что ее РНК и есть постулируемый гонец с грамотой? Мы исходили из того, что каждый активный ген производит (одноцепочечную) РНК-копию себя, что в ядре она упаковывается вместе с набором белков, помогающих ей функционировать, и затем отправляется в цитоплазму, где управляет синтезом конкретной полипептидной цепочки, кодируемой данной РНК. Каждая рибосома, работая совместно с транспортными молекулами РНК (см. Приложение А), каким-то образом отражает элементы генетического кода (предполагаемые, но пока не выясненные), и таким образом четырехбуквенный «язык» РНК переводится на двадцатибуквенный «язык» белков.

К тому времени мы с Сидни Бреннером уже достаточно давно обсуждали возможность доказать эту идею, выделив одну рибосому, обеспечив ее всеми необходимыми прекурсорами и продемонстрировав затем, что она синтезирует лишь один тип белка. К счастью, проблема выглядела безнадежно затруднительной, поскольку доступные в то время технологии не были достаточно чувствительными. Мы могли бы затратить много времени и сил на непростые эксперименты, не зная, что они обречены на неудачу.

Поскольку рибосомы явно выполняли важную роль, с ними проводилось много экспериментальной работы. Применяемые в этой области технологии зачастую были новыми и в силу этого вызывали недоверие, а результаты редко бывали однозначными. И все же череда неудобных «фактов» требовала рассмотрения. Рибосомная РНК в растущей бактериальной клетке как будто не делала вообще ничего и потому описывалась как «инертный продукт обмена веществ». От рибосомных молекул РНК ожидалось, что они будут разнообразными по длине, ведь длина белковых молекул сильно различается. Но экспериментальные данные указывали на то, что существуют лишь два размера молекул рибосомной РНК. Набор оснований ДНК у разных видов бактерий значительно отличается. Можно было ожидать, что их РНК-посредник несет такие же различия, но состав рибосомной РНК, считавшейся этим посредником, оказался очень сходным у всех этих различных видов. Можно было выдумывать специальные оговорки, чтобы объяснить все эти слабые места, но они заметно беспокоили нас. Мы с Сидни проводили нескончаемые часы за пересмотром данных, пытаясь понять, что же тут не так.