От Дарвина до Эйнштейна. Величайшие ошибки гениальных ученых, которые изменили наше понимание жизни и вселенной
Шрифт:
Есть и еще одна загадка – почему Полинг забыл о правилах Чаргаффа, а главное, о собственной догадке о принципе самокомплементарности генетической системы. Думается, это было ярким проявлением того, что даже когда Полинг принял окончательное решение работать над ДНК, он все еще не был убежден, что именно в этой молекуле содержится разгадка тайны жизни, механизм наследственности и деления клетки.
Почему я так считаю? К такому выводу меня подтолкнули четыре основных обстоятельства. Во-первых, свидетельство Питера, что ДНК была для его отца не более чем интересным химическим соединением. Ведь Полинг был химиком, а не биологом. Во-вторых, в письме президенту фонда Гугенхейма Полинг, объявив о том, что «открыл» структуру ДНК, добавил с прохладцей: «Биологи, вероятно, считают, что задача о структуре нуклеиновой кислоты играет столь же важную роль, что и структура белков» [257] (обратите внимание на отстраненную, скептическую интонацию: «вероятно, считают»). В-третьих, известно, что когда шум вокруг публикации модели Уотсона и Крика слегка поутих, жена Полинга Ава-Хелен задала супругу вопрос по существу: «Если это такая важная проблема, почему ты не поработал над ней как следует?» [258] И, наконец, в самой статье Полинга и Кори о тройной спирали содержится, вероятно, самое убедительное свидетельство, что Полинг не был убежден, что ДНК
257
Письмо Лайнуса Полинга Генри Аллену Моу от 19 декабря 1952 года: http://osulibrary.orst.edu/specialcollections/coll/pauling/dna/corr/sci14.014.7-lp-moe-19521219.html
258
Полинг часто цитировал это замечание Авы Хелен. См., например, Hager 1995, p. 431.
259
Pauling and Corey 1953, p. 96. Это очень важный пункт, поскольку он показывает, что Полинг и в самом деле подозревал, что эта структура может служить носителем информации. Кроме того, в статье Полинга и Кори затрагивается и вопрос об определении последовательности аминокислотных остатков: там упоминается, что с точки зрения параметров нуклеиновые кислоты «хорошо подходят для упорядочивания аминокислотных остатков в белке». Об этом ясно говорил и Мэтт Мезельсон в своем докладе о Полинге.
Объяснить, почему Полинг забыл о правилах Чаргаффа, мне кажется, проще. Во-первых, в том, что Полинг не обратил внимания на результаты Чаргаффа, отчасти сыграла роль личная неприязнь. Во-вторых, не надо забывать, что во время работы над ДНК Полинг постоянно на что-то отвлекался. Ему приходилось и продолжать работу над белками, и активно участвовать в политической борьбе против маккартизма, так что ему было некогда сосредоточиться. Более того, 27 марта 1953 года, всего через два месяца после того, как Питер получил рукопись статьи о ДНК, Полинг написал ему письмо, где отмечал: «Я как раз навожу лоск на статью о новой теории ферромагнетизма» [260] . Значит, он уже думал над чем-то другим. Это, конечно, едва ли способствовало успеху. Масштабные исследования шведских ученых показали [261] , что естественные нарушения памяти, так называемая доброкачественная старческая забывчивость, чаще наблюдается в тех случаях, когда внимание рассеивается или быстро переключается. Так что неудивительно, что Полинг не вспомнил о принципах Чаргаффа.
260
Письмо Лайнуса Полинга Питеру Полингу от 27 марта 1953 года.
261
Ларс-Горан Нильссон и его коллеги под эгидой проекта «Betula» давал разнообразные тесты на память испытуемым в возрасте 35–80 лет, а затем повторял эти тесты раз в год. Проект был запущен в 1988 году и охватывал 4200 испытуемых. Собрание статей с описанием результатов можно найти в B"ackman and Nyberg 2010.
И, наконец, остается самый главный вопрос, который и в самом деле ставит в тупик: почему Полинг при построении своей модели пренебрег элементарными химическими законами, например, кислотными свойствами ДНК? Именно это имел в виду Джеймс Уотсон, когда говорил, что Полинг не мог бы совершить такую чудовищно неправдоподобную ошибку даже в фантастическом романе. Самый знаменитый химик на свете – и запутался в элементарной химии?!
Я спросил молекулярного биолога Мэтью Мезельсона [262] , что он думает о ляпсусе Полинга с этой точки зрения. В 1952 году Мезельсон был студентом-старшекурсником и работал у Полинга. Он предположил, что Полинг, вероятно, думал над этой проблемой, однако решил, что потом как-нибудь справится с ней. Это, несомненно, соответствует общему умонастроению Полинга на протяжении всей истории с моделью ДНК. Видимо, ход его мыслей был примерно таков: у него получилась превосходная модель белковой молекулы, состоявшая из спиральной цепочки с ответвлениями вовне. Поэтому он решил, что модель ДНК должна состоять из переплетенных цепочек, опять же с ответвлениями вовне – в данном случае основаниями. Из-за этого возникли трудности с размещением групп вдоль оси, однако все остальные черты модели, по мнению Полинга, в некотором смысле были лишь деталями, с которыми можно будет разобраться потом. Похоже, его опять же ослепил успех альфа-спирали. К сожалению, как все мы прекрасно знаем, дьявол кроется в деталях.
262
Беседа состоялась 18 апреля 2011 года. Джек Шостак, которому я также задавал вопрос об ошибках Полинга в химии, тоже предположил, что Полинг, видимо, решил, что как-нибудь придумает, как заставить эту структуру отвечать всем требованиям химии.
Джек Дуниц в беседе со мной припоминал, как однажды Полинг коротко и ясно сформулировал свой подход к научным исследованиям:
«Джек, если вы считаете, что вам пришла в голову хорошая мысль, публикуйте! Не бойтесь ошибиться! Ошибки в науке никому не вредят, ведь кругом полно умных людей, которые тут же заметят и исправят ошибку. Ну, выставите себя дураком, подумаешь – от этого никому хуже не будет, только вашему самолюбию. А если окажется, что мысль и вправду дельная, а вы ее не обнародуете, это будет потерей для науки.»
Дуниц добавил, что тройная спиральная структура и правда не навредила никому и ничему, кроме репутации Полинга. А затем отметил, что вклад Полинга в науку в целом так велик, что эту оплошность надо просто простить и забыть. Признаться, с тем, чтобы простить, я совершенно согласен, но вот насчет забыть – нет. Как я попытался продемонстрировать, анализ подобных ляпсусов, совершенных великими умами, может быть очень и очень полезен.
Когда двоится в глазах
Казалось бы, финал истории об открытии структуры ДНК известен вдоль и поперек, но недавно обнаруженные письма Фрэнсиса Крика проливают новый свет на лихорадочную деятельность, предшествовавшую публикации модели Уотсона и Крика.
Ляпсус Полинга послужил главным катализатором, убедившим Брэгга дать Уотсону и Крику разрешение на дальнейшую работу над моделью
Много чернил потрачено и перьев сломано вокруг вопроса о том, насколько порядочен этот поступок. По моему скромному мнению, внимания заслуживают три основные части этой истории. Во-первых, то, что у самого Уилкинса оказалась копия снимка, само по себе было в порядке вещей: снимок дал ему Гослинг, поскольку Франклин собиралась покинуть Королевский колледж и перейти в Биркбек-колледж, а руководитель лаборатории сэр Джон Рэндалл предупредил ее, что все результаты исследований ДНК принадлежат исключительно Королевскому колледжу. Во-вторых, не приходится сомневаться, по крайней мере, мне так кажется, что стоило все же посоветоваться с Франклин, прежде чем показывать ее неопубликованные результаты сотрудникам другой лаборатории. Наконец, не все согласны, что Уотсон и Крик должным образом выразили признательность Франклин в своей статье. Судите сами. Они написали: «Кроме того, нам поспособствовали и знания о неопубликованных экспериментальных результатах и идеях доктора М. Х. Ф. Уилкинса, доктора Р. Э. Франклин и других сотрудников Королевского колледжа в Лондоне» [263] . Так или иначе, снимок стал для Уотсона настоящим потрясением: темный крест [264] был бесспорным свидетельством, что структура молекулы спиральна. Неудивительно, что впоследствии он вспоминал, что у него «отвисла челюсть» [265] и «заколотилось сердце».
263
Watson and Crick 1953.
264
Более того, расстояния между темными пятнами отражают длину полного оборота спирали (оказалось, что он равен 34 ангстремам), а расстояние между центром крестообразной фигуры (илл. 14) до ее верха отражает расстояние между соседними основаниями.
265
Watson, 1980, p. 98.
В последующие недели Уотсон и Крик лихорадочно строили модели, в которых основания формировали ступеньки винтовой лестницы, которую они себе представляли. Первые попытки ни к чему не привели. Уотсон не принял во внимания соотношения Чаргаффа и ошибочно полагал, будто каждому основанию должно соответствовать такое же, и формировал ступеньки из пар аденин-аденин (А-А), цитозин-цитозин (C–C), гуанин-гуанин (G-G) и тимин-тимин (T-T). Но поскольку основания С и Т отличаются по размеру от G и A, ступеньки получались разного размера, что противоречило симметричному рисунку, который виден на снимке № 51. Оставался также вопрос связи между двумя основаниями в каждой ступеньке и между ступенькой и «опорами» лестницы (предполагалось, что они состоят из сахаров и фосфатов). Тут Уотсон и Крик снова двинулись не в ту сторону, но тут на помощь подоспел Джерри Донохью [266] , деливший с ними кабинет. Он раньше был студентом Полинга и знал о водородных связях решительно все. Донохью рассказал Уотсону и Крику, что даже в учебниках атомы водорода в тимине и гуанине зачастую стоят на неправильных местах. Когда Уотсон и Крик поставили атомы на нужные места, открылись новые возможности для того, чтобы связать основания друг с другом. Дальше они пробовали разные пары – состоящие из неодинаковых оснований, – и тут Уотсона вдруг осенило, что пара А-Т, скрепленная двумя водородными связями, идентична паре G-C, где связи точно такие же. «Ступеньки» тут же стали одинакового размера. Более того, подобные пары естественным образом объясняли правила Чаргаффа. Очевидно, если А всегда стоит в паре с Т, а G с C, то число молекул А и Т на любом участке ДНК будет одинаково – и число молекул G и C тоже. Еще один источник ценной информации обеспечил Уотсону и Крику Макс Перуц, и произошло это примерно в то же время: он передал им копию доклада Франклин, подготовленного к визиту в Королевский колледж Биофизического комитета при Совете по медицинским исследованиям. Из симметрии кристаллической ДНК [267] , о которой говорилось в той статье, Крик сделал вывод, что две цепочки ДНК антипараллельны – они ведут в разные стороны.
266
В то время еще не было окончательно ясно, где именно располагаются в основаниях атомы водорода (разные так называемые таутомерные формы). Донохью был специалистом по этому вопросу и впоследствии, в 1952 и 1955 году, опубликовал важные работы по этой теме. Без него открытие удачной модели структуры ДНК не могло бы состояться.
267
Симметрия в кристаллографии (по отношению к трансформациям наподобие вращения или отражения) применяется для характеристики кристаллов. По данным этого доклада Крик сумел сделать вывод, что кристаллическая форма ДНК может быть описана, в терминологии кристаллографов, как «моноклиническая пространственная группа С2». Это, в свою очередь, предполагает, что цепочки были антипараллельны. В интервью Роберту Олби Крик признался: «Думаю, сам бы я не сообразил, что нужно направить их в противоположную сторону» (Olby 1974, p. 404).
В результате Уотсон и Крик и получили свою знаменитую двойную спираль: две спиральные цепочки из перемежающихся фосфатов и сахаров, а к сахарам крепятся пары оснований, образующие ступеньки (илл. 15). К этому моменту Уотсон и Крик уже были настолько убеждены в своей правоте, что им не терпелось опубликовать краткое сообщение о своей модели в «Nature». Однако еще до этого, согласно ставшему широко известным в наши дни рассказу Уотсона, Крик нарушил покой мирно обедающих завсегдатаев «Орла» и провозгласил, что они с Уотсоном «раскрыли тайну жизни». На илл. 16 показана мемориальная дощечка на том месте в «Орле», где Крик сделал свое сенсационное заявление. 17 марта 1953 года Крик отправил рукопись статьи Уилкинсу. Среди «утраченных» писем Крика есть и черновик письма, прилагавшегося к рукописи. Там, в частности, говорится:
«Дорогой Морис!
Прилагаю черновик нашего письма в редакцию [268] . Поскольку Брэгг его еще не видел, буду благодарен, если вы не станете никому его показывать. Мы посылаем его вам на этой стадии, чтобы получить ваше одобрение по двум пунктам:
А) ссылка № 8 на вашу неопубликованную работу,
Б) благодарности.
Если вы сочтете, что что-то из этого следует переписать, обязательно сообщите нам. Если от вас не будет вестей день-другой, мы решим, что нынешняя формулировка этих частей статьи вас устраивает.»
268
Gann and Witkowski 2010.