Шрифт:
Шесть дней в неделю Уотсон и Крик перекусывали в уютном закутке между залом для служащих ВВС и баром из дуба, уставленным разноцветными бутылками пива всевозможных видов и сортов. Когда 28 февраля они сюда прибежали, Eagle был битком набит преподавателями и научными сотрудниками, поглощавшими сосиски с пюре, рыбу с жареным картофелем, пирог с говядиной и почками и прочие блюда обеденного меню. За едой и питьем блистательные умы Кембриджа громко обсуждали едва ли не все стороны человеческого существования.
Джеймс и Фрэнсис явились туда, чтобы поднять еще больше шума. Они только что открыли структуру дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Фрэнсис как на крыльях влетел в паб, крича во все горло: «Мы раскрыли тайну жизни!» [5] {6} Так описывал случившееся Уотсон, хотя Крик всю жизнь вежливо, но твердо отрицал, что заявлял подобное в тот судьбоносный день {7} .
Подобное бахвальство не одобрялось кембриджскими учеными, кодексу поведения которых Крик, впрочем, следовал далеко не всегда. Однако бесспорно, что в тот день Уотсон и Крик действительно раскрыли тайну жизни или, по крайней мере, ее главный биологический секрет. Установление структуры ДНК лежит в русле давно известной, но не утратившей своего значения максимы: в биологии, не зная строения или анатомии объекта, невозможно понять его функцию (и влиять на нее). Практически все достижения в современном понимании процесса передачи генетической информации основываются на эпохальном открытии структуры ДНК. Вряд ли кто не согласится с тем, что 28 февраля 1953 г. в истории науки – да, собственно говоря, и в истории человечества – словно зажегся свет. И после этого представления о наследственности, живом организме и жизни вообще не могли остаться прежними. Изменилось все, как будто исчезла вековая тьма {8} .
5
Здесь и далее цит. по: Уотсон Дж. Двойная спираль. Воспоминания об открытии структуры ДНК / Пер. М. Брухнова и А. Иорданского. – М.: Мир, 1969. – Прим. ред.
6
Watson, The Double Helix, 115.
7
См.: Francis Crick, "How to Live with a Golden Helix," The Sciences 19 (September 1979): 6–9.
8
Историк Роберт Олби утверждал, что известие о строении ДНК 28 апреля 1953 г. весьма скромно отразилось в прессе; Robert Olby, "Quiet Debut for the Double Helix," Nature 421 (2003): 402–5. Напротив, Ив Жингра с помощью библиометрических данных и анализа цитирования доказывает, что сообщение об этом открытии оказало немедленное и долгосрочное воздействие; Yves Gingras, "Revisiting the 'Quiet Debut' of the Double Helix: SA Bibliometric and Methodological Note on the 'Impact' of Scientific Publications," Journal of the History of Biology 43, no. 1 (2010): 159–81.
Открытие двойной спирали объяснило ключевую роль ДНК в процессе деления живой клетки на две новые, каждая из которых содержит копию родительской ДНК и обладает свойствами исходной клетки. Молекула ДНК построена из единиц, называемых нуклеотидами; каждый нуклеотид состоит из остатка сахара, соединенного через фосфатную группу (включает атом фосфора и четыре связанных с ним атома кислорода) с азотистым основанием. Азотистые основания в ДНК имеются двух типов: пуриновые (гуанин и аденин) и пиримидиновые (цитозин и тимин). Пуриновые основания одной цепи двойной спирали соединены водородными связями с противолежащими пиримидиновыми основаниями другой цепи, как ступеньки винтовой лестницы, перила которой образованы чередующимися сахарными остатками и фосфатными группами. В обеих цепях этой длинной молекулы ДНК пуриновые и пиримидиновые основания расположены не случайным образом, а в определенной последовательности, которая и содержит информацию о свойствах клетки.
Порядок расположения миллиардов нуклеотидов, соединенных в молекулы ДНК, и несет то, что называют тайной жизни, – генетический код. В конечном счете открытие Уотсона и Крика привело к формуле, которая сыграла в генетике ту же роль, что формула E = mc2 в физике: ДНК –> РНК –> белок. Ее Крик впоследствии назвал «центральной догмой молекулярной биологии».
На протяжении первой половины XX столетия в науке царили физики {9} . Они потрясли мир важными открытиями – атома, рентгеновского излучения и радиоактивности, фотоэлектрического эффекта, специальной и общей теории относительности, а тех, кто занимался количественными характеристиками подобных фундаментальных физических явлений, – еще и принципом неопределенности. Эти достижения радикально изменили представления о природе и придали науке такую роль в обществе, о которой в 1900-е гг. и помыслить было невозможно {10} .
9
George Johnson, "Murray Gell-Mann, Who Peered at Particles and Saw the Universe, Dies at 89," New York Times, May 25, 2019, B12.
10
Daniel J. Kevles, The Physicists: The History of a Scientific Community in Modern America (New York: Knopf, 1978); Richard Rhodes, The Making of the Atomic Bomb (New York: Simon and Schuster, 1986), 113–17, 127–29, 131–33.
Знаковым триумфом современной физики стала квантовая механика. Ее создали (и переработали, включив другие теории) датчанин Нильс Бор, австриец Эрвин Шрёдингер, немцы Макс Планк, Альберт Эйнштейн и Вернер фон Гейзенберг, уроженец Будапешта Лео Силард и многие другие. Эти ученые стремились объяснить физический мир, проникнув в его структуру на недоступную человеческому глазу глубину: внутрь атома и его компонентов – электрона, нейтрона, протона, а также открытых позднее других субатомных частиц, в частности кварков и бозона Хиггса. Они предложили ряд головокружительных математических абстракций, чтобы объяснять и даже предсказывать явления, изучаемые естественными науками. Поэтому на весь мир прославились именно физики-теоретики, а не безымянные труженики, добывавшие экспериментальные данные, необходимые для доказательства их блестящих теорий {11} .
11
Abraham Pais, Niels Bohr's Times in Physics, Philosophy, and Polity (Oxford: Clarendon Press, 1991), 176–210, 267–94; John Gribbin, Erwin Schrodinger and the Quantum Revolution (Hoboken, NJ: John Wiley and Sons, 2013); George Gamow, Thirty Years That Shook Physics: The Story of Quantum Theory (New York: Dover, 1966).
В годы Второй мировой войны физики стран-союзниц вместе с математиками, химиками и инженерами сконструировали радиолокатор, гидролокатор, реактивный двигатель, развили химию и производство пластиков и пластмасс, значительно развили электронику и использование электромагнетизма, взломали коды немецкой шифровальной машины «Энигма» с помощью совершенно новой технологии {12} . Наконец, американские физики, работавшие в Лос-Аламосе (штат Нью-Мексико), Окридже (штат Теннесси) и Хэнфорде (штат Вашингтон), разработали атомную бомбу. Увы, ее первое применение в военных целях было чудовищным: оно уничтожило японские города Хиросиму и Нагасаки.
12
Rhodes, The Making of the Atomic Bomb; Andrew Hodges, Alan Turing: The Enigma (Princeton: Princeton University Press, 2014); Kai Bird and Martin J. Sherwin, American Prometheus: The Triumph and Tragedy of J. Robert Oppenheimer (New York: Knopf, 2005).
Осознав ужасный результат своей работы, многие из этих ученых поклялись никогда больше не заниматься оружием. Фокус научных исследований сместился к изучению механизмов жизни на уровне молекул, из которых состоят кровь, мышцы, нейроны, прочие ткани, органы и клетки тела. По воспоминаниям Джеймса Уотсона, в научных кругах после Второй мировой войны единственным предметом всеобщего восхищения была физика. Революция в химии – следствие революции в физике. Революция в биологии, также берущая начало в физике, развернулась лишь после открытия структуры ДНК {13} .
13
Интервью, взятое автором у Джеймса Уотсона (№ 4) 26 июля 2018 г.
В 1950 г. никто, включая сильнейшие научные умы планеты, не знал, как конкретно передается из поколения в поколение необходимая информация об организме и его признаках, иными словами – как работают гены. Где располагаются посредники в передаче информации: в цитоплазме клетки или в ее ядре? Как взаимодействуют эти две совершенно разные части клетки – цитоплазма и ядро? Существует ли генетический код и, если существует, как кодируется столь разнородная информация? Определяют ли деление клетки белки с их невероятно сложными молекулами, состоящими из соединенных в длинные цепочки аминокислотных остатков, из которых в принципе возможно создать практически бесконечное число комбинаций? Или главную роль играет малоизученная ДНК? Если верно последнее, то каким образом ДНК переносит сложную генетическую информацию, ведь она содержит лишь четыре вида азотистых оснований (аденин, гуанин, тимин и цитозин)? Не слишком ли у нее бедный, примитивный химический язык, чтобы служить Розеттским камнем для разгадывания тайны жизни?