Эллен, Дженнифер, Сара, Мартин и Дороти Даудна
В тот год она наконец нашла близкую подругу, с которой не расстается всю жизнь. Лиза Хинкли (ныне Лиза Туигг-Смит) родилась в классической смешанной гавайской семье: у нее есть шотландские, датские, китайские и полинезийские корни. Она знала, как давать отпор обидчикам. “Когда меня называли вонючей хоуле, я умирала со стыда, – вспоминает Даудна. – Но когда задира обзывал Лизу, она оборачивалась, смотрела ему в глаза и наносила ответный удар. Я решила, что хочу быть такой же”. Однажды на уроке учеников спросили, кем они хотят стать, когда вырастут. Лиза заявила, что хочет стать парашютисткой. “Я подумала: «Как круто!» Я не могла и вообразить, что отвечу такое. В отличие от меня, она была очень смелой, и тогда я решила, что тоже не буду робеть”.
Дон Хеммес
Даудна и Хинкли катались на велосипедах и бродили по полям сахарного тростника. Биология тех мест весьма разнообразна: мох и грибы, персиковые деревья и сахарные пальмы. Девочки находили луга, где валуны из вулканических пород скрывались за папоротниками. В пещерах, образовавшихся при излиянии лавы, жили безглазые пауки. Даудна гадала: как вообще появился такой вид? Ей была также интересна колючая лиана хилахила, или “сонная трава”, потому что ее листья, напоминающие листья папоротника, сворачивались, стоило только к ним прикоснуться. “Я спрашивала себя, – говорит она, – почему листья закрываются, когда к ним прикасаешься?”[7 - Интервью автора с Лизой Туигг-Смит и Дженнифер Даудной.]
Мы наблюдаем чудеса природы каждый день, будь то движущееся растение или закат, который запускает розовые пальцы в синее небо. Секрет истинной любознательности в том, чтобы пытаться найти причину этих явлений. Почему небо синее, закат – розовый, а лист сонной травы сворачивается?
Вскоре Даудна нашла человека, который мог помочь ей ответить на такие вопросы. Ее родители дружили с профессором биологии Доном Хеммесом и часто гуляли с ним на природе. “Мы посещали долину Вайпио и другие места на Большом острове, где искали грибы, которые входили в сферу моих научных интересов”, – вспоминает Хеммес. Сфотографировав грибы, он доставал один из определителей и пояснял Даудне, как их узнавать. Он также собирал микроскопические ракушки на пляже и вместе с ней сортировал их, чтобы попытаться проследить их эволюцию.
Отец купил Дженнифер лошадь, гнедого мерина, которого назвали Мокихана, как гавайское дерево с ароматными плодами. Дженнифер вступила в футбольную команду, где стала играть на позиции полузащитника, на которую очень сложно было найти игрока с длинными ногами и огромной выносливостью. “Примерно так я подхожу к своей работе, – говорит Даудна. – Я нахожу ниши, подходящие лишь для небольшого количества людей с определенным набором навыков”.
Математика была ее любимым предметом, потому что, доказывая теоремы, она чувствовала себя настоящим сыщиком. Кроме того, у нее была прекрасная и увлеченная учительница биологии Марлен Хапаи, которая показывала, что такое радость открытия. “Она учила нас, что наука – это процесс выяснения истины”, – говорит Даудна.
Хотя оценки Дженнифер стали лучше, ей казалось, что в ее маленькой школе не слишком многого ждали от учеников. “Мне казалось, что учителя не ждут от меня ничего особенного”, – вспоминает она. Она отвечала на это необычным образом: в отсутствие трудностей она снова и снова шла на риск. “Я решила, что нужно просто действовать, была не была, – поясняет она. – В результате я стала чаще рисковать и впоследствии в науке поступала точно так же, выбирая, чем заниматься”.
Одним из тех, кто толкал ее вперед, был ее отец. Истинный интеллектуал, рожденный для учебы и академической карьеры, он видел в старшей дочери родственную душу. “Мне всегда казалось, что я была для него сыном, которого он так хотел, – говорит Даудна. – Он относился ко мне немного иначе, чем к сестрам”.
“Двойная спираль” Джеймса Уотсона
Отец Даудны очень много читал: каждую субботу он брал в местной библиотеке целую стопку книг, которые прочитывал к следующим выходным. Его любимыми писателями были Эмерсон и Торо, но Дженнифер росла, и он все лучше понимал, что в основном проходит со студентами литературу, которую творят мужчины. В результате он включил в программу курса произведения Дорис Лессинг, Энн Тайлер и Джоан Дидион.
Он часто приносил Дженнифер книги из библиотеки или местного букинистического магазина. Именно так ей в руки и попала “Двойная спираль” Джеймса Уотсона – книга в бумажной обложке лежала на кровати и ждала, когда девочка, учившаяся тогда в шестом классе, вернется из школы.
Дженнифер отложила книгу, решив, что перед ней детектив. Когда она наконец взялась за нее дождливым субботним днем, оказалось, что в некотором роде она была права. Быстро листая страницы, Дженнифер погружалась в увлекательную детективную историю, полную ярких персонажей и повествующую об амбициях и соперничестве в стремлении к разгадке глубинных истин природы. “Когда я дочитала книгу, мы с отцом обсудили ее, – вспоминает Даудна. – Ему понравилась история, в особенности ее личный аспект – человеческий фактор в проведении подобных исследований”.
В книге Уотсон рассказывает (порой чересчур драматично), как он, пробивной двадцатичетырехлетний студент-биолог с американского Среднего Запада, оказался в Кембриджском университете в Англии и подружился с биохимиком Фрэнсисом Криком, вместе с которым в 1953 году первым пришел к финишу в гонке за открытие структуры ДНК. Выдержанная в блестящем повествовательном стиле, свойственном импульсивному американцу, освоившему английское послеобеденное искусство одновременно подшучивать над собой и хвастаться своими успехами, эта книга подает солидную порцию научного знания под соусом из басен знаменитых профессоров, а также рассказывает о прелестях флирта, тенниса, лабораторных экспериментов и дневного чая.
Уотсон предстает в книге в образе удачливого простака и выводит еще одного весьма интересного персонажа – Розалинд Франклин, специалиста по структурной биологии и кристаллографии, результаты работы которой Уотсон использовал без спроса. Демонстрируя обыденный сексизм 1950-х, Уотсон постоянно называет ее Рози, хотя она никогда не представлялась этим именем, и высмеивает ее строгий вид и холодность. И все же он с большим уважением отзывается о ее мастерстве в сфере сложной науки и прекрасного искусства использования дифракции рентгеновских лучей для изучения структуры молекул.
“Думаю, я заметила, что на нее смотрели свысока, но главным образом меня поразило, что женщина может стать великим ученым, – говорит Даудна. – Это может показаться странным. Наверняка я слышала о Марии Кюри. Но, прочитав эту книгу, я впервые задумалась об этом, и у меня открылись глаза. Женщины могут быть учеными”[8 - Интервью автора с Дженнифер Даудной и Джеймсом Уотсоном.].
Книга также помогла Даудне понять вполне логичную, но в то же время восхитительную вещь: в природе существовали биологические механизмы, которые управляли живыми организмами, и этим в том числе объяснялись удивительные явления, наблюдаемые в дождевых лесах. “Я росла на Гавайях и вместе с отцом охотилась за интересными вещами в природе, например за «сонной травой», которая сворачивается при прикосновении, – вспоминает она. – Прочитав книгу, я осознала, что можно охотиться и за причинами, которыми объясняется функционирование природы”.
Карьеру Даудны определила мысль, лежащая в основе “Двойной спирали”: от формы и структуры химической молекулы зависит, какую биологическую роль она может играть. Это потрясающее откровение для человека, которому хочется познать глубочайшие тайны жизни. Именно так химия – наука о том, как из атомов составляются молекулы, – становится биологией.
В более широком смысле ее карьеру определило и понимание, что в тот день, увидев “Двойную спираль” у себя на кровати и посчитав ее детективом, которые она очень любила, она оказалась права. “Я всегда любила детективные романы, – отметила она много лет спустя. – Может, этим и объясняется мое увлечение наукой, которая, по сути, представляет собой попытку человечества разгадать самую древнюю из известных нам загадок: объяснить происхождение и принципы работы мира природы и определить свое место в этом мире”[9 - Jennifer Doudna. “How COVID-19 Is Spurring Science to Accelerate” // The Economist, 5 июня 2020 г.].
Хотя в ее школе девочек не подталкивали заниматься наукой, Даудна решила, что хочет стать ученым. Ведомая стремлением понять, как работает природа, и честолюбивым желанием превращать открытия в изобретения, она в итоге помогла сделать то, что Уотсон, как всегда скрывая напыщенность за ложной скромностью, впоследствии назвал в разговоре с ней самым важным прорывом в биологии с момента открытия двойной спирали.
Глава 2. Ген
Дарвин
Пути, которые привели Уотсона и Крика к открытию структуры ДНК, были проложены столетием ранее, в 1850-х годах, когда английский натуралист Чарльз Дарвин опубликовал свой труд “Происхождение видов”, а Грегор Мендель, не перегруженный работой священник из Брно (ныне входит в состав Чехии), начал разводить горох в саду своего монастыря. Клювы дарвиновских вьюрков и признаки менделевского гороха привели к рождению представления о гене как носителе наследственного кода живых организмов[10 - При подготовке раздела об истории генетики и ДНК использовались работы Siddhartha Mukherjee. The Gene (Scribner, 2016); Horace Freeland Judson. The Eighth Day of Creation (Touchstone, 1979); Alfred Sturtevant. A History of Genetics (Cold Spring Harbor, 2001); Elof Axel Carlson. Mendel’s Legacy (Cold Spring Harbor, 2004).].
Изначально Дарвин планировал пойти по стопам отца и деда, которые были уважаемыми врачами. Но его ужаснул вид крови и крики ребенка, привязанного к кровати во время операции, и потому он бросил занятия медициной и стал учиться на англиканского священника, хотя эта роль ему тоже совершенно не подходила. На самом деле с того самого момента, когда в восемь лет он начал собирать коллекции биологических образцов, он хотел стать натуралистом. Он получил такую возможность в 22 года, в 1831 году, когда его пригласили отправиться в кругосветное путешествие на борту частного бриг-шлюпа “Бигль”, где он должен был выполнять обязанности натуралиста, собирая образцы флоры и фауны[11 - Janet Browne. Charles Darwin. Vol. 1 (Knopf, 1995) and vol. 2 (Knopf, 2002); Charles Darwin. The Journey of the Beagle. Originally published 1839; Charles Darwin. On the Origin of Species. Originally published 1859. Электронные копии книг, писем, заметок и дневников Дарвина можно найти на сайте Darwin Online: darwin-online.org.uk.].
В 1835 году, на четвертом году пятилетнего плавания, “Бигль” обследовал десяток крошечных островов Галапагосского архипелага к западу от тихоокеанского побережья Южной Америки. Там Дарвин обнаружил скелеты птиц, которых определил как вьюрков, черных дроздов, дубоносов, пересмешников и крапивников. Но два года спустя, когда он вернулся в Англию, орнитолог Джон Гульд сообщил ему, что на самом деле все птицы были разновидностями вьюрков. Дарвин начал развивать теорию, что у всех этих птиц был общий предок.
Он вырос в сельской глубинке Англии и знал, что лошади и коровы порой рождаются с незначительными различиями и за годы заводчики выбирают лучшие из них, чтобы наделять целые стада более желанными характеристиками. Возможно, природа поступала точно так же. Дарвин назвал это “естественным отбором”. Он предположил, что в некоторых изолированных районах, например на Галапагосских островах, в каждом поколении происходило несколько мутаций, носители которых, возможно, чаще выигрывали конкуренцию за скудные ресурсы при изменении условий окружающей среды и потому с большей вероятностью производили потомство. Допустим, клюв одного вида вьюрков был приспособлен так, чтобы удобно было питаться фруктами, но затем во время засухи плодовые деревья погибли, поэтому несколько случайно мутировавших особей с клювами, лучше приспособленными для раскалывания орехов, получили преимущество. “При таких условиях благоприятные изменения должны иметь тенденцию сохраняться, а неблагоприятные – уничтожаться, – написал он. – Результатом этого и должно быть образование новых видов”[12 - Здесь и далее сочинения Дарвина цитируются по изданию: Ч. Дарвин. Сочинения / Пер. С. Л. Соболя под ред. акад. В. Н. Сукачева. М.: Изд-во АН СССР, 1959.].
Дарвин не спешил публиковать свою теорию, считая ее еретической, но тут, как часто случается в истории науки, в дело вмешалась конкуренция. В 1858 году молодой натуралист Альфред Рассел Уоллес прислал Дарвину черновик статьи, в которой предложил подобную теорию. Дарвин поспешил подготовить собственную статью к публикации, и они с Уоллесом договорились представить свои работы в один день на грядущем заседании видного научного общества.
Дарвин и Уоллес обладали ключевой чертой, подстегивающей креативность: спектр их интересов был широк, и они умели устанавливать связи между разными дисциплинами. Оба натуралиста бывали в экзотических местах, где наблюдали изменчивость видов, и оба читали “Опыт закона о народонаселении” английского экономиста Томаса Мальтуса. Мальтус утверждал, что численность населения на планете, вероятно, будет возрастать быстрее, чем количество пищевых ресурсов. В результате перенаселения начнется голод, который приведет к гибели слабых и бедных людей. Дарвин и Уоллес поняли, что описанный принцип применим ко всем видам и потому позволяет сформулировать теорию эволюции путем выживания сильнейших. “Я случайно, ради развлечения прочитал книгу Мальтуса «О народонаселении», и <…> меня сразу поразила мысль, что при таких условиях благоприятные изменения должны иметь тенденцию сохраняться, а неблагоприятные – уничтожаться”, – вспоминал Дарвин. Позже писатель-фантаст и профессор биохимии Айзек Азимов, обсуждая происхождение теории эволюции, отметил: “Нужен был человек, который изучал виды, читал Мальтуса и мог установить взаимосвязь”[13 - Isaac Asimov. “How Do People Get New Ideas”. 1959, reprinted in MIT Technology Review, 20 октября 2014 г.; Steven Johnson. Where Good Ideas Come From (Riverhead, 2010), 81; Charles Darwin. Autobiography, describing events of October 1838. Darwin Online, darwin-online.org.uk.].
Дарвин
Мендель
Когда стало понятно, что виды эволюционируют с помощью мутаций и естественного отбора, на повестке дня оказался важный вопрос: каков механизм этого процесса? Как происходят благоприятные изменения клюва вьюрка и шеи жирафа и каким образом они потом передаются будущим поколениям? Дарвин полагал, что в организмах могут содержаться крошечные частицы, выступающие носителями наследственной информации, и предположил, что информация от мужских и женских особей сливается в эмбрионе. Но вскоре он понял, как и остальные, что в таком случае любой новый благоприятный признак с каждым следующим поколением будет размываться, а не передаваться в неизменном состоянии.
В личной библиотеке Дарвина хранился номер малоизвестного научного журнала, в котором была опубликована написанная в 1866 году статья, содержащая ответ на эти вопросы. Однако ни Дарвин, ни большинство других ученых его времени так и не прочитали эту статью.
Мендель
Ее автором был Грегор Мендель, невысокий полноватый монах, родившийся в 1822 году в семье немецкоязычных фермеров в Моравии, которая в то время входила в состав Австрийской империи. Ему больше нравилось работать в саду монастыря в Брно, чем исполнять обязанности приходского священника: он плохо говорил по-чешски, а из-за своей застенчивости был не слишком хорошим пастором. Он решил стать учителем математики и естествознания, но, к несчастью, несколько раз провалил квалификационные экзамены даже после обучения в Венском университете. Особенно плохой результат он показал на экзамене по биологии[14 - Помимо работ Мукерджи, Джадсона и Стертеванта, при подготовке раздела о Менделе использовалась книга Robin Marantz Henig. The Monk in the Garden (Houghton Mifflin Harcourt, 2000).].
Не сдав экзамены в последний раз и не имея лучшего занятия, Мендель удалился в монастырский сад, где принялся с настоящей одержимостью проводить селекцию гороха. Ранее он главным образом создавал чистопородные сорта. Его растения обладали семью признаками с двумя вариациями: желтые или зеленые семена, белые или фиолетовые цветки, гладкие или морщинистые семена и так далее. Путем тщательной селекции он получал чистопородные растения, у которых, например, были только фиолетовые цветки или только морщинистые семена.
В следующем году он приступил к новым опытам и начал скрещивать растения с разными признаками, например растения с белыми цветками и растения с фиолетовыми цветками. Это была тяжелейшая задача: Менделю приходилось щипцами удалять все тычинки растения и крошечной кисточкой переносить пыльцу.
Его опыты принесли судьбоносные результаты, учитывая, что тогда писал Дарвин. Признаки не сливались. Высокие растения при скрещивании с низкими не давали потомство средней высоты, а при скрещивании растений с фиолетовыми цветками с растениями с белыми цветками не получались растения с бледно-лиловыми цветками. Все потомство высоких и низких растений было высоким, а потомство растений с фиолетовыми и белыми цветками давало только фиолетовые цветки. Мендель назвал преобладающие признаки доминантными, а признаки, которые не получали приоритета, – рецессивными.
Еще более значимое открытие произошло следующим летом, когда он получил потомство от своих гибридов. Хотя в первом поколении гибриды проявляли только доминантные признаки (такие как фиолетовые цветы и высокие стебли), рецессивный признак возвращался в следующем поколении. В записях Менделя наблюдалась закономерность: во втором поколении доминантный признак проявлялся в трех из четырех случаев, а рецессивный – в одном. Когда растение наследовало два доминантных варианта гена или доминантный и рецессивный варианты, проявлялся доминантный признак. Но если оно получало два рецессивных варианта гена, то проявлялся менее распространенный признак.
Развитию науки способствует публичность. Но смиренный монах Мендель, казалось, с самого рождения был невидимкой. В 1865 году он представил свою статью, разбитую на две части для двух ежемесячных заседаний, сорока фермерам и селекционерам из Общества естествоиспытателей в Брно, которое впоследствии опубликовало ее в своем ежегоднике. На нее почти не ссылались до 1900 года, когда ее снова обнаружили ученые, проводившие подобные эксперименты[15 - Erwin Chargaff. “Preface to a Grammar of Biology” // Science, 14 мая 1971 г.].
Открытия Менделя и его последователей привели к появлению концепции наследственной единицы, которую датский ботаник Вильгельм Йоханссен в 1905 году назвал “геном”. Очевидно, существовала некая молекула, в которой содержалась зашифрованная наследственная информация. Многие десятилетия ученые тщательнейшим образом изучали живые клетки, пытаясь определить, что это за молекула.
Уотсон и Крик с моделью ДНК, 1953 год
Глава 3. ДНК
Сначала ученые полагали, что носителями генов выступают белки. В конце концов, белки выполняют большинство важных задач в организмах. Но позже ученые установили, что рабочими лошадками наследственности выступают другие распространенные в живых клетках вещества – нуклеиновые кислоты. Эти молекулы состоят из сахара, фосфатов и четырех веществ, называемых основаниями, которые связаны в цепи. Они бывают двух типов: рибонуклеиновая кислота (РНК) и похожая молекула, в которой недостает одного атома кислорода, в связи с чем она называется дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК). С точки зрения эволюции как простейший коронавирус, так и сложнейший человек, по сути, представляют собой упакованные белками модули, содержащие генетический материал, закодированный в нуклеиновых кислотах, и стремящиеся к его воспроизводству.
Первое открытие, позволившее разглядеть в ДНК репозиторий генетической информации, было сделано в 1944 году биохимиком Освальдом Эвери и его коллегами из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке. Они выделили ДНК из штамма бактерии, смешали ее с другим штаммом и продемонстрировали, что ДНК выступает носителем наследуемых изменений.
Чтобы сделать следующий шаг к решению загадки жизни, необходимо было понять, каким образом ДНК переносит информацию. Для этого пришлось найти признак, фундаментальный для всех тайн природы. Изучив структуру ДНК – то, как атомы связываются друг с другом и молекула какой формы получается в результате, – можно было понять, как она работает. Решение этой задачи потребовало объединения трех научных дисциплин, появившихся в XX веке: генетики, биохимии и структурной биологии.
Джеймс Уотсон
Джеймс Уотсон, выросший в Чикаго, в семье представителей среднего класса, без труда учился в государственной школе и отличался дьявольским умом и хитростью. Этим объяснялась его интеллектуальная дерзость, которая впоследствии служила ему добрую службу в научной работе, но затрудняла для него общественную деятельность. Всю жизнь он скороговоркой выдавал обрывки фраз, демонстрируя свою нетерпеливость и неспособность фильтровать импульсивные суждения. Позже он сказал, что родители преподали ему важнейший урок: “Лицемерие в стремлении к общественному одобрению подрывает уважение к себе”. Он прекрасно это усвоил. С детства и до глубокой старости он всегда оставался категоричен, даже когда был неправ, и из-за этого его поведение порой казалось обществу неприемлемым, но зато у него не возникало проблем с уважением к себе[16 - При подготовке этого раздела я опирался на множество своих интервью с Джеймсом Уотсоном, проведенных в разные годы, и его книгу “Двойная спираль”, впервые опубликованную в издательстве Atheneum в 1968 году. Я также обращался к книге The Annotated and Illustrated Double Helix, compiled by Alexander Gann and Jan Witkowski (Simon & Schuster, 2012), в которую вошли письма с описанием модели ДНК и другие дополнительные материалы. Кроме того, при подготовке этого раздела использовались работы James Watson. Avoid Boring People (Oxford, 2007); Brenda Maddox. Rosalind Franklin: The Dark Lady of DNA (HarperCollins, 2002); Judson. The Eighth Day; Mukherjee. The Gene; Sturtevant. A History of Genetics.].
В детстве он обожал наблюдать за птицами и, выиграв три военных облигации на радиопередаче Quiz Kids, он купил на них бинокль фирмы Bausch & Lomb. Он поднимался до рассвета, чтобы отправиться с отцом в Джексон-парк, где два часа искал редких пеночек, а затем на трамвае уезжал в Лабораторную школу при Чикагском университете, где училось множество одаренных детей.
В пятнадцать лет он поступил в Чикагский университет, где планировал поставить на свою любовь к птицам, избежав нелюбимой им химии, и стать орнитологом. Однако на последнем году обучения он прочитал книгу “Что такое жизнь?”, в которой специалист по квантовой физике Эрвин Шредингер обращался к биологии, утверждая, что открытие молекулярной структуры гена покажет, как именно он передает наследственную информацию из поколения в поколение. На следующее утро Уотсон взял книгу в библиотеке и с тех пор был одержим стремлением постичь ген.
Его оценки оставляли желать лучшего, поэтому его не приняли в аспирантуру Калтеха, а Гарвард не дал ему стипендию[17 - Джадсон утверждает, что Уотсона не приняли в Гарвард. Сам Уотсон сказал мне, а также написал в книге “Избегайте занудства”, что он поступил в университет, однако не получил ни стипендии, ни финансирования.]. Он поступил в Индианский университет, руководство которого – отчасти благодаря привлечению евреев, с трудом получавших постоянные должности на Восточном побережье, – сформировало одну из лучших в стране кафедр генетики, где работали будущий нобелевский лауреат Герман Мёллер и итальянский эмигрант Сальвадор Лурия.
Под руководством Лурии в аспирантуре Уотсон изучал вирусы. Сами по себе эти крошечные носители генетического материала, по сути, безжизненны, но, вторгаясь в живую клетку, они захватывают ее механизм и начинают размножаться. Проще всего изучать вирусы, которые атакуют бактерии. Такие вирусы называются “фагами” или “бактериофагами”, то есть пожирателями бактерий (запомните этот термин, поскольку он встретится нам снова, когда речь пойдет об открытии CRISPR).
Уотсон вошел в созданную Лурией международную группу биологов – “фаговую группу”. “Лурия определенно сторонился большинства химиков, особенно честолюбивых выходцев из джунглей Нью-Йорка”, – вспоминал Уотсон. Но вскоре Лурия понял, что изучение фагов предполагает обращение к химии, и потому помог Уотсону найти постдокторскую позицию для изучения химии в Копенгагене.
Весной 1951 года, утомленный неразборчивым бормотанием химика, который руководил его обучением, Уотсон отправился из Копенгагена на устроенную в Неаполе конференцию о молекулах, обнаруживаемых в живых клетках. Большинство выступлений он пропустил мимо ушей, но заинтересовался лекцией биохимика Мориса Уилкинса из Королевского колледжа Лондона.
Уилкинс был специалистом по кристаллографии и рассеянию рентгеновских лучей. Иными словами, он брал жидкость, насыщенную молекулами, позволял ей охладиться и очищал формировавшиеся в ней кристаллы. Затем он изучал их структуру. Если освещать предмет под разными углами, можно определить его строение по теням, которые он отбрасывает. Специалисты по рентгеновской кристаллографии прибегают к подобному методу: они просвечивают кристалл рентгеновскими лучами со множества разных углов и фиксируют возникающие тени и дифракционные картины. На слайде, который Уилкинс показал в заключительной части своего выступления в Неаполе, описывалось применение этой техники к ДНК.
“И вдруг меня заинтересовала химия, – вспоминал Уотсон. – Я знал, что гены могут кристаллизоваться, а следовательно, должны обладать правильной структурой, изучить которую можно было нехитрым способом”. Следующие пару дней Уотсон пытался поймать Уилкинса, надеясь выпросить у него приглашение работать в его лаборатории, но у него ничего не вышло.
Фрэнсис Крик
Вместо этого осенью 1951 года Уотсон занял постдокторскую позицию в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, которую возглавлял ведущий специалист по кристаллографии сэр Лоуренс Брэгг. К тому моменту прошло уже более тридцати лет с тех пор, как Брэгг стал самым молодым лауреатом Нобелевской премии в научных номинациях (которым он и остается по сей день)[18 - Самым молодым нобелевским лауреатом стала Малала Юсуфзай из Пакистана, которая получила Премию мира. Она была ранена боевиками движения “Талибан” и стала борцом за право девочек на образование.]. Они с отцом разделили премию, открыв основополагающий математический закон, в соответствии с которым кристаллы преломляют рентгеновские лучи.
В Кавендишской лаборатории Уотсон познакомился с Фрэнсисом Криком, и так сложился один из самых сильных научных дуэтов в истории. Биохимик-теоретик, Крик прошел Вторую мировую войну и дожил до солидных тридцати шести лет, так и не получив докторскую степень. Тем не менее он был достаточно уверен в своих интуитивных догадках и достаточно беспечен в отношении устоявшихся в Кембридже правил поведения, чтобы поправлять неточности в рассуждениях коллег и затем хвалиться этим. Уотсон начал “Двойную спираль” с запоминающегося предложения: “Я никогда не видел, чтобы Фрэнсис Крик держался скромно”[19 - Здесь и далее “Двойная спираль” цитируется в переводе М. Брухнова и А. Иорданского.]. Такими же словами можно было описать и поведение самого Уотсона, и двое ученых больше других коллег восхищались нескромностью друг друга. “Юношеская самоуверенность, безжалостность и нетерпимость к небрежным рассуждениям были у нас в крови”, – вспоминал Крик.
Как и Уотсон, Крик считал, что открытие структуры ДНК даст ключ к загадкам наследования. Вскоре они стали вместе обедать в видавшем виды пабе “Орел” возле лабораторий, где непринужденно болтали, закусывая пастушьим пирогом. Крик отличался громким смехом, который отвлекал сэра Лоуренса, и потому Уотсону и Крику выделили собственный кабинет.
“Они были комплементарными нитями, которые связывали непочтительность, склонность к фиглярству и неимоверная острота ума, – отметил писатель и врач Сиддхартха Мукерджи. – Они гнушались авторитетов, но жаждали их одобрения. Они считали представителей научной элиты нелепыми и лишенными воображения, но все же знали, как пробить себе дорогу в эти круги. Они видели в себе истинных отщепенцев, но уютнее всего себя чувствовали во внутренних двориках кембриджских колледжей. Они были самопровозглашенными шутами при дворе дураков”[20 - Mukherjee. The Gene. p. 147.].
Биохимик из Калтеха Лайнус Полинг только что потряс научный мир и проложил себе путь к первой Нобелевской премии, изучив строение белков с помощью рентгеновской кристаллографии, своих представлений о квантовой механике химических связей и детского конструктора Tinkertoy. Обедая в “Орле”, Уотсон и Крик пытались придумать, как применить те же хитрости и обогнать Полинга в гонке к открытию структуры ДНК. Они даже поручили сотрудникам инструментальной мастерской Кавендишской лаборатории вырезать жестяные пластинки и нарезать медную проволоку, чтобы с помощью них представить атомы и другие компоненты в настольной модели, с которой планировали работать, пока все элементы и связи не встанут на свои места.
Одним из препятствий было то, что им предстояло зайти на территорию Мориса Уилкинса, того самого биохимика из Королевского колледжа Лондона, который показал в Неаполе сделанный в рентгеновских лучах снимок кристалла ДНК, заинтересовавший Уотсона. “Фрэнсис не мог покуситься на проблему, принадлежащую Морису, из-за английского представления о честной игре, – написал Уотсон. – Во Франции, где понятия «честная игра», по-видимому, не существует, подобная трудность вовсе не возникла бы. В Соединенных Штатах ни о чем подобном и вопроса не встанет”.
Между тем Уилкинс, казалось, не спешил обогнать Полинга. Он оказался вовлечен в неудобный внутренний конфликт, одновременно драматизированный и сведенный к банальности в книге Уотсона, столкнувшись с талантливой коллегой, которая в 1951 году только пришла работать в Королевский колледж Лондона: это была Розалинд Франклин, 31-летняя английская специалистка по биохимии, освоившая техники рентгеновской дифракции на учебе в Париже.
Ей обещали, что в Королевском колледже она возглавит команду по изучению ДНК. Уилкинс был на четыре года старше нее и уже занимался исследованиями ДНК, а потому полагал, что Франклин станет его младшей коллегой и поможет ему с рентгеновской дифракцией. В результате сложилась взрывоопасная ситуация: через несколько месяцев Уилкинс и Франклин уже почти не разговаривали друг с другом. Сексистская структура Королевского колледжа лишь способствовала их разобщению: для преподавателей было обустроено две гостиных – одна для мужчин, другая для женщин, причем последняя совсем не располагала к посещению, а первая то и дело становилась местом проведения изысканных обедов.
Франклин была увлечена научной работой и одевалась скромно. В связи с этим она сталкивалась с непониманием английских коллег, склонных к эксцентричности и привыкших рассматривать женщин как сексуальный объект, что отчетливо видно в том, как ее описывает Уотсон. “Несмотря на крупные черты лица, ее нельзя было назвать некрасивой, а если бы она обращала хоть чуточку внимания на свои туалеты, то могла бы стать очень привлекательной, – писал он. – Но ее это не интересовало. Она никогда не красила губ, чтобы оттенить свои прямые черные волосы, и в тридцать один год одевалась точно английская школьница из породы «синих чулок»”.
Франклин отказывалась делиться с Уилкинсом и вообще с кем-либо снимками, полученными с помощью рентгеновской дифракции, но в ноябре 1951 года решила выступить с лекцией, чтобы сообщить о результатах своих исследований. Уилкинс предложил Уотсону по такому случаю приехать в Лондон из Кембриджа. “На ее доклад собралось человек пятнадцать, – вспоминал Уотсон. – Быстрая и нервная манера ее речи вполне гармонировала с лишенным украшений старинным лекционным залом, где мы сидели. В ее словах не было и тени теплоты или кокетства. И все-таки она не показалась мне совсем неинтересной: время от времени я начинал прикидывать, как бы она выглядела, если бы сняла очки и сделала другую прическу. Но вскоре я сосредоточился на результатах ее рентгенографических исследований кристаллической ДНК”.
Следующим утром Уотсон пересказал лекцию Крику. Того рассердило, что Уотсон не делал заметок и потому мог лишь в общих чертах изложить основные тезисы Франклин, в частности говоря о содержании воды, обнаруженном ею в ДНК. Тем не менее Крик принялся чертить графики, утверждая, что данные Франклин свидетельствуют о структуре с двумя, тремя или четырьмя цепями, закрученными в спираль. Он полагал, что, поиграв с моделями, они вскоре смогут найти ответ. Через неделю им показалось, что решение найдено, хотя некоторые атомы в структуре и стояли слишком близко друг к другу: три цепи переплетались посередине, а четыре основания выступали из этого остова.
Гордые своим открытием, они пригласили Уилкинса и Франклин в Кембридж, чтобы те смогли взглянуть на модель. Ученые приехали на следующее утро, и после краткого обмена любезностями Крик представил им структуру с тройной спиралью. Франклин сразу заметила, что в ней есть изъян. “Вы ошибаетесь, и сейчас я объясню почему”, – сказала она тоном раздраженной учительницы.
Она утверждала, что сделанные ею снимки ДНК не показывали спиральной структуры молекулы. В этом она оказалась неправа. Но два других ее возражения были верны: извивающиеся цепи должны были находиться снаружи, а не внутри структуры, и предлагаемая модель содержала недостаточное количество воды. “На этой стадии выяснилось одно довольно неприятное обстоятельство: я неверно запомнил данные о содержании воды в использованных Рози образцах ДНК”, – сухо отметил Уотсон. Уилкинс тотчас встал на сторону Франклин и сказал, что если они сразу отправятся на вокзал, то успеют на лондонский поезд, отходящий в 15:40, и они на него успели.
Уотсон и Крик не только попали в неловкое положение, но и оказались на скамейке штрафников. Сэр Лоуренс распорядился, чтобы они прекратили работать над ДНК. Их детали для создания моделей упаковали и отправили в Лондон Уилкинсу и Франклин.
Ситуацию для Уотсона усугубила новость о том, что Лайнус Полинг собирается приехать из Калтеха и прочесть лекцию в Англии, ведь это наверняка подтолкнуло бы его активизировать собственные попытки открыть структуру ДНК. К счастью, на помощь пришел Государственный департамент США. В то время в разгаре была охота на красных и процветал маккартизм, и Полинга остановили в аэропорту Нью-Йорка, где у него конфисковали паспорт, поскольку он достаточно часто высказывался в поддержку пацифизма и в ФБР решили, что, путешествуя, он может стать угрозой для страны. В итоге Полинг не получил возможности обсудить работу по кристаллографии, проводившуюся в Англии, и это привело к тому, что США проиграли в конкурентной борьбе за открытие структуры ДНК.
