Двойная спираль. Забытые герои сражения за ДНК - Гарет Уильямс

оно и было. Его новая карьера висела на волоске, на вид таком же незначительном, что и тот, с которого началось все это злосчастное предприятие: человеческий волос, который он поместил в рентгеновский аппарат для лекции сэра Уильяма Брэгга.

Опасения Астбери разделял и Бернал, который был «шокирован» тем, что Астбери собрался заняться такой «совершенно сложной и будничной сферой»[410]. Достаточно сложно было разобраться уже с тем, что происходит внутри геометрически четких границ собственно кристаллов; Бернал считал, что для Астбери «преждевременно» пытаться разобраться с волокнами, сама гибкость которых свидетельствовала не в пользу упорядоченной структуры. В то же время Бернал дивился «истинно новаторскому духу» своего друга и его неиссякаемому «стремлению к неизведанному». Если кто-то был способен на это, то только Астбери.

Отмечая, что их пути разошлись, они достигли джентльменского соглашения[411] о своих будущих исследованиях. Бернал сосредоточится на подлинных кристаллах, а Астбери – на волокнах и других аморфных материалах.

Спутанное мышление

На первый взгляд, факультет текстильных материалов должен был оправдать все мрачные пророчества нового преподавателя[412]. Он был одним из крупнейших факультетов Лидского университета, но, по сути, представлял собой своего рода «институт благородных девиц» для тех, кто собирался работать в текстильной промышленности; исследованиям там отводилась совсем незначительная роль. Зачатки империи Астбери состояли из пустой комнаты в викторианском особняке неподалеку от площадки для игры в крикет в районе Хедингли на окраине Лидса, также были выделены средства на ассистента и базовое оборудование. Вскоре он обнаружил, что территория не была девственной[413]: младший научный сотрудник химического факультета сделал рентгеновские снимки шерсти и представил результаты своих исследований на конференции в Лидсе за год до этого. Никогда не отличаясь склонностью тратить время на лишнюю дипломатию, Астбери предельно четко дал понять, что он был «в высшей степени обескуражен»; вторгшийся не в свою область исследователь был быстро переведен на другой проект, оставив Астбери возглавлять новую исследовательскую программу университета, направленную на изучение молекулярной структуры естественных волокон.

Для начала он пригляделся к шерсти – товару, имевшему колоссальное экономическое значение, и теме, жаждавшей подлинного научного исследования. Оказалось, что это был отличный выбор. Из шерсти возникла цепочка значимых статей, кроме того, шерсть заставила его задуматься о том, как форма молекул определяет их функцию – основа для новой области, которую он впоследствии окрестил «молекулярной биологией».

Шерсть всех млекопитающих состоит из белка кератина, который также служит материалом для ногтей, иголок ежа и дикобраза, рогов скота и носорогов и даже китового уса. Невежда списал кератин со счетов как «безжизненный и структурно неинтересный»[414], но Астбери быстро подпал под его очарование. Способность шерсти обратимо растягиваться поразила его и утвердила в намерении выяснить, что происходит на молекулярном уровне. Он сконструировал собственную рентгеновскую камеру[415], дополнив ее усовершенствованиями, которые он изобрел во время работы в Королевском институте. Через сотни рентгеновских снимков шерсть начала открывать новые факты о самой себе и о белках в целом.

На нерастянутой шерсти наблюдался четкий рентгеновский рисунок[416] с повторяющейся структурой каждые 5,1 Å вдоль волокна. Астбери назвал это альфа-конфигурацией кератина. На полностью растянутой шерсти также прослеживался повторяющийся рисунок с более коротким интервалом 3,32 Å, который он окрестил бета-конфигурацией. При ослаблении натяжения шерсть возвращалась к длине в состоянии покоя и альфа-конфигурация проявлялась вновь. Эта трансформация чрезвычайно заинтересовала Астбери, поскольку она доказывала, что растягивание шерсти было более сложным, чем тот же процесс в отношении металлической рессоры. Последовательность аминокислот в молекуле кератина не могла изменяться, но исчезновение альфа-конфигурации и ее замена бета-конфигурацией и более коротким интервалом означало, что молекулярная структура кератина претерпевала радикальное, но при этом обратимое изменение.

Это было его первым знакомством с темой, которую он изучал всю оставшуюся жизнь: именно форма, а не химическая формула, позволяет молекулам выполнять определенную функцию. Астбери набросал двухмерную зигзагообразную структуру[417] альфа-кератина и предположил, что ее части могут раскрываться при растяжении, давая другую конфигурацию с более коротким повторяющимся отрезком. Объяснение выглядело правдоподобным и было опровергнуто лишь после того, как помогло создать Астбери репутацию.

Кератин занял Астбери на несколько лет. Он нашел молекулярное объяснение перманентной завивке в салоне[418] и использовал тот же способ, чтобы добавить еще один изгиб рогу коровы. Затем он открыл, что у птиц и рептилий один и тот же собственный тип кератина[419], структурно отличающийся от версии млекопитающих, но идентичный в перьях, когтях и клюве курицы, змеиной чешуе и панцире черепахи. Астбери обратил внимание на эту молекулярную подсказку о том, что у птиц и рептилий может быть общий предок.

Затем он разнообразил свои исследования другими волокнами – натуральными и синтетическими. Он был заинтригован оболочкой «глаза моряка»[420], или валонии пузатой (Valonia ventricosa), – одноклеточного морского организма, который «наиболее замечателен» своей величиной – с виноградину. Эта оболочка состоит из целлюлозных волокон, переплетенных в красивый узор, который идет в разных направлениях на смежных слоях и ничуть не уступит творениям текстильных волшебников Лидса. Затем очередь дошла до жесткого и нетянущегося коллагена[421], который провел его от обувной кожи до сухожилий пораженных артритом суставов, внешнего слоя кожи дождевых червей и жалящих нитей медуз. Не говоря уже об альбумине – протеине яичного белка[422], который при варке в кипятке превращается в волокна с такой же рентгеновской дифракционной картиной, как у бета-кератина. Астбери довершил это наблюдение примечательным подвигом – он трансформировал растворимый белок[423] хлопкового семени в нерастворимые волокна, которые можно было прясть, как шерсть.

Астбери весьма преуспел в достижении своей цели – придать научную строгость физике текстильных материалов и сделать ее одним из «наиболее значимых направлений научной деятельности университета»[424]. Он создал большую исследовательскую группу, которая привнесла научный интерес и достоверность в эту прежде исключительно утилитарную сферу, в ведущих журналах появлялись десятки публикаций по рентгеновской структуре натуральных волокон и – шире – о биологических свойствах молекул белка.

Ему очень повезло со временем – он заполнил вакуум, создавшийся после краха его единственного серьезного конкурента. Институт химии волокнистых материалов кайзера Вильгельма был основан в Далеме, город Берлин, в 1920 году. Он был частью сети, насчитывавшей более 20 институтов кайзера Вильгельма[425] (ИКВ) и включавшей в себя институты химии, физики и биологии, которыми руководили соответственно Фриц Габер, Макс