Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

— Это невозможно. Если перед вами кристалл, то атомы всегда выстраиваются по плоскостям, — последовал ответ доктора Экскинса. — Например, предположим, что вам удалось построить кристалл из кошек.

— Макс, тренер фагов, говорил мне, что из собак построить кристалл невозможно. А с кошками все обстоит иначе?

— Нет, из реальных кошек построить кристалл ничуть не легче, чем из реальных собак, что невозможно потому, что во всем мире не найдется двух совершенно одинаковых кошек. Даже если бы нам удалось найти кошек-близнецов из одного помета, они принимают различные позы, машут хвостом и т.д., поэтому никакие две реальные кошки не могут считаться тождественными в один и тот же момент времени.

Но ничто не мешает нам построить кристалл из воображаемых кошек, как я это сделал на рисунке. Здесь каждая кошка, изображающая молекулу ничем не отличается от любой другой кошки и так же расположена относительно своих соседей, как и любая другая кошка, т.е. ведет себя, как атомы в кристалле. Сосредоточим внимание на кошачьих носах и, приняв их за атомы, посмотрим, какие плоскости можно провести через них. Как вы видите, сделать это можно по-разному; в действительности, если кристалл имеет бесконечно большие размеры (тянется неограниченно во все стороны), то и различных плоскостей можно провести бесконечно много. Но, как вы, должно быть, заметили, плотность точек (в нашем случае кошачьих носов) в одних плоскостях больше, чем в других, и нас в первую очередь будут интересовать те плоскости, в которых точек больше, так как отражение рентгеновских лучей от других плоскостей очень слабо. Разумеется, другие атомы могут находиться там, где находятся кошачьи уши и т.д., поэтому существуют другие плоскости, проходящие через уши.

Взгляните на кошачьи носы, и вы увидите, какие плоскости можно провести через них

На практике, пропуская через кристалл рентгеновские лучи, мы вращаем кристалл вокруг его оси симметрии. Это позволяет подставить каждую плоскость из одинаково расположенных атомов, одну в один момент времени, другую в другой под нужным углом к падающему лучу — тому самому, при котором происходит отражение. Эти углы мы записываем в лабораторные журналы так же, как и интенсивности отражений, и по полученной информации можем судить о расположении плоскостей и в конечном счете о расположении отдельных атомов в молекуле. Такого рода микроскопические исследования возможны потому, что в кристалле эквивалентные позиции занимают огромное количество атомов.

— Вас послушать, так все вроде бы легко и просто, — не без яда заметил мистер Томпкинс. — А нельзя было бы мне взглянуть, на что похожи атомы генов, восстанавливаемые по светлым пятнышкам на вашем рентгеновском снимке?

— Хотя это совсем не просто, — ответил доктор Экскинс, — но во многих случаях такое возможно. Если вы пройдете со мной в соседнюю комнату, я покажу вам кое-что интересное.

Оказавшись в соседней комнате, доктор Экскинс извлек из груды бумаг на столе фотоснимок.

— Перед вами дифракционное изображение вещества генов. По этим пятнам вы можете восстановить картину расположения атомов в гене. Но, к сожалению, вещество генов не имеет структуры идеального трехмерного кристалла. Поэтому лучше всего растянуть ген в нить, что позволит существенно сократить количество информации, извлекаемой из дифракционного изображения. При анализе мы можем также использовать и другие виды информации, например, ту информацию, которую получаем из обычных химических анализов.

— Я увижу структуру гена, так сказать, своим мысленным взором? — спросил мистер Томпкинс.

— Да, но одного лишь вашего мысленного взора недостаточно. Чтобы «перевести» пятна на дифракционном изображении в положения атомов, вам понадобится электронный компьютер, в который следует ввести информацию, извлеченную из рентгеновских дифракционных изображений. Я полагаю, что вам следует перестать быть мистером Томпкинсом во плоти и крови и превратиться в серию сигналов, которые мы введем в компьютер, так что вы сможете сопровождать другие сигналы. А когда компьютер выдаст ответ, вы вернетесь, чтобы посмотреть, как выглядит ген.

— Если повезет, то мы сейчас проникнем в страну, которая до сих пор открывалась разве что мысленному взору, и это поможет нам получить ответы на некоторые из ваших вопросов. Не бойтесь, если иногда у вас появится такое ощущение будто вы распадаетесь на части. Оно связано с тем, что сигналы от различных отверстий на вашей перфокарте обрабатываются в компьютере по различным направлениям в соответствии с информацией, полученной от рентгеновских снимков. Но смею вас уверить, что закончится благополучно.

Перфокарта вместе с другими данными была надлежащим образом введена в компьютер, и некоторое время мистер Томпкинс не мог с уверенностью сказать, существует он или не существует. Ему казалось, что он присутствует одновременно в нескольких местах, а вокруг него беспрестанно вспыхивали и гасли миниатюрные молнии. Но постепенно окружающая картина начала проясняться, и мистеру Томпкинсу живо вспомнилось, как он сплавлялся по своей кровеносной системе.

Дифракционное изображение волокна ДНК (с разрешения д-ра М. X. Ф. Уилкинса и д-ра У. Фуллера из Научно-исследовательского биофизического отдела Королевского колледжа в Лондоне)

Но вместо ревущего кровотока на этот раз мистер Томпкинс оказался погруженным в бесцветную прозрачную и очень вязкую жидкость, напоминающую глицерин. Плавая в ней, он вскоре приблизился к какому-то весьма необычному сооружению, напоминавшему винтовую лестницу. Она вздымалась откуда-то из глубин и простиралась вверх, насколько было видно. За все свои путешествия внутри собственного тела мистеру Томпкинсу не приходилось видеть ничего подобного. Мистер Томпкинс ухватился за один из двух винтовых брусьев, к которым были прикреплены ступени, и повис.

По лестнице один за другим поднимались двое. Один был одет весьма небрежно, а на ногах у него были теннисные туфли без шнурков.

Другой был типичным англичанином, судя по синему клубному пиджаку с вышитым гербом Кембриджского университета. Ни один, ни другой не обратили ни малейшего внимания на пловца, уцепившегося за опору винтовой лестницы, но человек из Кембриджа дружески помахал рукой доктору Экскинсу.

— Что здесь происходит? — спросил мистер Томпкинс, когда доктор Экскинс приблизился вплотную.