Двойная спираль. Забытые герои сражения за ДНК - Гарет Уильямс

В этой книге ставилась цель рассказать историю ДНК от ее открытия в 1868 году до публикации в апреле 1953 года статей, которые, по мнению многих, навсегда изменили представление о биологии. В качестве таковой она прошла свой естественный путь. Тем не менее наблюдательные читатели заметят, что остается еще 37 страниц, и могут желать знать, о чем в них пойдет речь.

Не будет предпринято попыток довести историю молекулярной генетики до сегодняшнего дня. Для этого потребовалась бы целая новая книга, которую я не компетентен написать – и даже эксперту пришлось бы попотеть, чтобы написать нечто, что не устареет к моменту публикации. Вместо этого я попытался ответить на два вопроса, которые не давали мне покоя, когда я дошел до конца этих восьмидесяти пяти лет. Познакомившись поближе с действующими лицами, я хотел узнать, что с ними стало и как их жизни изменились благодаря участию в истории о ДНК. Меня также интересовала сама двойная спираль. Основываясь на убеждении, что модель Уотсона – Крика является идеальной, я с удивлением узнал, что в ней имелись недочеты – и что работа по их устранению велась не теми, чьи имена украшают эту структуру.

Это заставляет нас вернуться в весну 1953 года.

Пока серия из трех статей готовилась к печати в журнале Nature, Уотсон и Крик уже застолбили себе место[1201] в следующем выпуске Nature, который должен был выйти в мае 1953 года. Они вернулись к концепции, которая «не ушла от нашего внимания»: механизм, посредством которого участок ДНК может удвоиться при подготовке к делению клетки. Нити ДНК в двойной спирали представляли собой «пару шаблонов, каждый из которых был комплементарен другому». Уотсон и Крик предположили, что водородные связи разрываются до удвоения, каким-то образом позволяя нитям распрямиться и разъединиться «без того, чтобы все спуталось». Каждая цепочка «выступает в качестве шаблона для формирования на ней новой дополняющей цепочки», в результате чего получаются две пары цепочек с точно такой же последовательностью оснований, что и в оригинальной молекуле.

Вскоре после этого пути Уотсона и Крика разошлись. В начале лета 1953 года Уотсон покинул полные «куколок» поля Кембриджа и вернулся в Калтех к Максу Дельбрюку. Время было выбрано верно, поскольку Дельбрюк организовывал конференцию в Колд-Спринг-Харбор в этом году. Она была посвящена вирусам, но Дельбрюк вручил всем 270 участникам копии статей в журнале Nature и выделил Уотсону лучшее время для выступления, чтобы он рассказал о двойной спирали. Уотсон также представлял модель в сентябре на конференции Лайнуса Полинга в Пасадине о структуре белков. Список делегатов представлял собой практически краткую историю гонки к двойной спирали: Крик и Уилкинс, Брэгг и Перуц, Джон Рэндалл, Билл Астбери и даже Линдо Паттерсон. Но не было Розалинд Франклин, которая теперь занималась вирусами в колледже Биркбек и, как предполагалось, оставила ДНК в Королевском колледже. Уотсон наслаждался всем этим. Он выступал на конференции в Колд-Спринг-Харбор в шортах и кедах и говорил со странным среднеатлантическим акцентом, который раздражил Чаргаффа. К возмущению Крика, Уотсон появился вместе с кинозвездами[1202] и поп-исполнителями в журнале Vogue в июле 1954 в качестве «ученого с озадаченным видом британского поэта» и отличного примера «молодого американского таланта». Тем не менее работа Уотсона – рентгеновские исследования РНК – продвигалась не слишком хорошо. Приговор Крика был безапелляционен[1203]: «Мне трудно получить ясное представление о том, что он сделал».

Крик и Уотсон на короткое время объединились вновь в конце 1955 года, когда Уотсон проводил годовой творческий отпуск в Кембридже для изучения структуры малых вирусов; результатом их совместных усилий стала большая статья в журнале Nature. Затем Уотсон вновь уехал – направился в Гарвард осенью 1956 года. Он вернулся к РНК и теории о том, что определенный тип РНК каким-то образом переносит информацию от ДНК и запускает синтез белка в цитоплазме. Итоговым результатом[1204] стала одна из двух статей в журнале Nature в 1961 году, описывающая короткоживущую РНК. (Другая статья принадлежала Сиднею Бреннеру из Кембриджского отделения Совета по медицинским исследованиям, который пришел к результату первым, но попридержал публикацию после получения встревоженной телеграммы от Уотсона.) Такая РНК впоследствии была названа «матричной РНК», поскольку она образуется на основе шаблона ДНК соответствующего гена внутри ядра, затем переходит в цитоплазму и сама выступает в качестве шаблона для синтеза белка, кодируемого этим геном.

Тем временем Фрэнсис Крик занимался другими этапами в «потоке информации» от ДНК к синтезу белка. Защитив, наконец, свою диссертацию, он провел нерезультативный год в Политехническом институте Бруклина, а затем вернулся в Кембридж, чтобы разбираться с генетическим кодом – или, как он выразился, «каким образом последовательность из четырех предметов (нуклеотидов) может задать последовательность из 20 предметов (аминокислот)». Его доклад «О синтезе белка»[1205], сделанный в Лондоне в конце сентября 1957 года, был описан как час, который «навсегда изменил логику биологии». В нем Крик изложил свою «центральную догму», а именно: последовательность оснований в ДНК транслируется в последовательность аминокислот в белке, и поток информации не является обратимым: после формирования белка он не может оказывать влияния на создавшую его ДНК.

Крик заложил теоретическую основу генетического кода, который, как выяснилось, состоит из «триплетов», специфических последовательностей из трех смежных нуклеотидов (напрмер, GGC), каждый из которых кодирует одну из 20 аминокислот (GGC является «кодоном» простейшей аминокислоты – аланина). Он также заметил, что понадобится набор двусторонних «адапторных молекул»[1206] для трансляции последовательности матричной РНК в белок: одна сторона «адапторной молекулы» будет крепиться к последовательности триплетов РНК, а другая сторона будет привлекаться к соответствующей аминокислоте для присоединения к формирующейся белковой цепи. Вскоре было продемонстрировано, что теоретически предсказанные Криком «адапторные молекулы» действительно существуют как малые виды РНК, получившие название «транспортных РНК».

К этому времени Крик стал неотъемлемым атрибутом Кембриджа[1207]. У дома на Португал-плейс над входной дверью появилась латунная спираль (одинарная), и его стали называть в соответствии с этим. В 1959 году Крик стал членом Королевского общества – эта честь, по его словам, принесла ему наибольшее удовольствие. В 1960 году ему было присвоено звание члена нового колледжа Черчилля, но он с негодованием отказался он него после того, как колледж принял щедрое пожертвование на строительство часовни.

Морис Уилкинс также стал членом Королевского общества в 1959 году; Джон