Научно-познавательная ценность книги Уотсона далеко перевешивает те ее стороны, за которые автору пришлось выслушать немало упреков, рассеянных в многочисленных рецензиях и откликах на книгу. Надо сказать, что общая оценка книги, за отдельными исключениями, была в высшей степени положительной. Лучшим свидетельством этому служит предисловие сэра Лоуренса Брэгга, директора Кавендишской лаборатории, где разыгрывались описываемые в книге события. Кстати, он фигурирует в числе персонажей книги.
Для серьезного читателя – а совершенно очевидно, что именно на него и рассчитана в конечном счете книга Уотсона, – «Двойная спираль» вне всякого сомнения представляет незаурядный интерес. Едва ли нужно что-либо добавить к той оценке, которую дал этой книге непревзойденный бытописатель жизни научных кругов Англии Чарльз Сноу: «В литературе не найти произведения, которое лучше дало бы ощущение того, как совершается подлинное научное творчество. Книга раскрывает целый новый мир для широкого читателя, не принадлежащего к среде ученых». Но совершенно ясно, что с особенным интересом и пользой книга Уотсона будет прочитана теми, кто по своему призванию и роду деятельности соприкасается с наукой, людьми разных специальностей и разных поколений.
Предисловие Лоуренса Брэгга
Эти воспоминания о событиях, которые привели к открытию структуры ДНК – основного наследственного вещества клетки, во многом своеобразны. Мне было очень приятно, что Уотсон попросил меня написать к ним предисловие.
Прежде всего, эти воспоминания интересны в научном отношении. Открытие структуры ДНК со всеми его биологическими последствиями было одним из крупнейших научных событий нашего века. Оно повлекло за собой огромное количество новых исследований и произвело настоящий переворот в биохимии. Я был в числе тех, кто настаивал, чтобы Уотсон записал свои впечатления, пока они еще свежи в его памяти, зная, какой это будет значительный вклад в историю науки. Результат превзошел все ожидания. Последние главы, где так живо описывается рождение новой идеи, драматичны в самом высоком смысле слова. Напряжение нарастает и нарастает вплоть до самой развязки. Я не знаю другой книги, позволяющей читателю с такой полнотой разделить с исследователем все трудности, сомнения и конечную победу.
Далее, история этого открытия дает разительный пример дилеммы, которая может встать перед ученым. Ему известно, что его коллега много лет работает над какой-то проблемой и ценой напряженного труда собрал большое количество данных, которые пока не публикует, рассчитывая вот-вот добиться окончательного успеха. Он знаком с этими данными и имеет серьезные основания полагать, что его собственный подход, а возможно, просто какая-то новая точка зрения, приведет прямо к решению. Предложить свое сотрудничество? На таком этапе это может быть воспринято как вторжение в чужую область. Продолжать исследование самостоятельно? Но не так просто разобраться, действительно ли решающая идея принадлежит тебе, а не почерпнута тобой, помимо собственного желания, из бесед с другими. В результате у людей науки выработалось что-то напоминающее кодекс чести, согласно которому за коллегой признается исключительное право на то направление исследований, которое он застолбил – но только до определенного предела. Если же такие исследования ведутся не двумя, а многими учеными, то всякие ограничения отпадают. Эта дилемма ясно прослеживается в истории открытия ДНК. Все, кто имел к нему близкое отношение, были глубоко удовлетворены тем, что при присуждении Нобелевской премии должное признание получило не только блестящее и быстрое решение, найденное Криком и Уотсоном в Кембридже, но и долгие, тщательные исследования Уилкинса в Кингз-колледже Лондонского университета.
Наконец, эти воспоминания интересны и в человеческом отношении – как рассказ о впечатлении, которое Европа, и особенно Англия, произвела на молодого американца. Он пишет с пеписовской откровенностью.
Тем, кто фигурирует в книге, следует запастись снисходительностью прежде, чем они начнут ее читать. Нужно помнить, что эта книга – еще не история, а только автобиографический вклад в историю, которая когда-нибудь будет написана. Как отмечает сам автор, он излагает тут скорее свои впечатления, а не объективные факты.
На самом деле ситуации нередко были значительно более сложными, а мотивы поступков действующих лиц – отнюдь не такими, какими они представлялись ему тогда. С другой стороны, нельзя не признать, что в своем интуитивном понимании человеческих слабостей он нередко оказывается прав.
Американские ученые постарались свести воедино все имевшиеся до сих пор сведения о ДНК, как физико-химические, так и биологические. Как пишет В.Н. Сойфер: «Уотсон и Крик подвергли анализу данные рентгеноструктурного анализа ДНК, сопоставили их с результатами химических исследований соотношения нуклеотидов в ДНК (правила Чаргаффа) и применили к ДНК идею Л. Полинга о возможности существования спиральных полимеров, высказанную им в отношении белков. В результате они смогли предложить гипотезу о структуре ДНК, согласно которой ДНК представлялась составленной из двух полинуклеотидных нитей, соединенных водородными связями и взаимно закрученных друг относительно друга. Гипотеза Уотсона и Крика так просто объясняла большинство загадок о функционировании ДНК как генетической матрицы, что она буквально сразу была принята генетиками и в короткий срок экспериментально доказана».
Исходя из этого, Уотсон и Крик предложили следующую модель ДНК:
1. Две цепочки в структуре ДНК обвиты одна вокруг другой и образуют правозакрученную спираль.
2. Каждая цепь составлена регулярно повторяющимися остатками фосфорной кислоты и сахара дезоксирибозы. К остаткам сахара присоединены азотистые основания (по одному на каждый сахарный остаток).
3. Цепочки фиксированы друг относительно друга водородными связями, соединяющими попарно азотистые основания. В результате оказывается, что фосфорные и углеводные остатки расположены на наружной стороне спирали, а основания заключены внутри ее. Основания перпендикулярны к оси цепочек.
4. Имеется правило отбора для соединения оснований в пары. Пуриновое основание может сочетаться с пиримидиновым, и, более того, тимин может соединяться только с аденином, а гуанин – с цитозином…
5. Можно поменять местами: а) участников данной пары; б) любую пару на другую пару, и это не приведет к нарушению структуры, хотя решающим образом скажется на ее биологической активности.
«Наша структура, – писали Уотсон и Крик, – состоит, таким образом, из двух цепочек, каждая из которых является комплементарной по отношению к другой».
В феврале 1953 года Крик и Уотсон сделали сообщение о структуре ДНК. Месяцем позже они создали трехмерную модель молекулы ДНК, сделанную из шариков, кусочков картона и проволоки. Уотсон написал об открытии своему шефу Дельбрюку, а тот – Нильсу Бору: «Потрясающие вещи происходят в биологии. Мне кажется, Джим Уотсон сделал открытие, сравнимое с тем, что сделал Резерфорд в 1911 году». Стоит напомнить, что в 1911 году Резерфорд открыл атомное ядро. Модель позволила другим исследователям отчетливо представить репликацию ДНК. Две цепи молекулы разделяются в местах водородных связей наподобие открытия застежки‑молнии, после чего на каждой половине прежней молекулы ДНК происходит синтез новой. Последовательность оснований действует как матрица, или образец, для новой молекулы.
Структура ДНК, предложенная Уотсоном и Криком, отлично удовлетворяла главному критерию, выполнение которого было необходимо для молекулы, претендующей на роль хранилища наследственной информации. «Остов нашей модели в высокой степени упорядочен, и последовательность пар оснований является единственным свойством, которое может обеспечить передачу генетической информации», – писали они. Крик и Уотсон завершили создание модели ДНК в 1953 году, а через девять лет совместно с Уилкинсом они получили Нобелевскую премию 1962 года по физиологии и медицине «за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живых системах». А.В. Энгстрем из Каролинского института сказал на церемонии вручения премии: «Открытие пространственной молекулярной структуры… ДНК является крайне важным, т к. намечает возможности для понимания в мельчайших деталях общих и индивидуальных особенностей всего живого». Энгстрем отметил, что «расшифровка двойной спиральной структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты со специфическим парным соединением азотистых оснований открывает фантастические возможности для разгадывания деталей контроля и передачи генетической информации».