Гипотезу можно проверить

Мы много говорили о молекулах. Не пора ли рассказать о людях? Ведь то, о чем идет речь, сделано живыми людьми.

Существуют ходячие образы представителей разных национальностей. Англичанин - хладнокровный, невозмутимый, несколько чопорный. Немец - аккуратный, исполнительный, бережливый. И так далее. Но в нашу эпоху все смешивается и меняется. Англичане довольно быстро американизируются, становятся более фамильярными, называют друг друга больше не сэрами и мистерами, а Джонами и Майклами. Когда я встретился с живыми англичанами, они оказались совсем не похожи на героев "английских" анекдотов и романов Диккенса. Первый из встреченных мною англичан, который соответствовал англичанину моих детских представлений, был Френсис Гарри Комптон Крик.

Передо мной стоял человек несколько выше среднего роста в аккуратном темном костюме и рассматривал какие-то фотографии. Мягкие черты лица, обрамленного небольшими рыжеватыми бакенбардами, спокойная улыбка, добрые и очень умные глаза. Он был вежлив и любезен, но очень сдержан, как и подобало англичанину. В свои 45 лет (дело было в 1961 году) он казался старше благодаря серьезности и ранней лысине, делавшей его лоб необычно высоким. Его собеседница, русская, неплохо говорившая по-английски, что-то объясняла ему на фотографиях. Вдруг Крик переспросил.

- Что, так не говорят? - удивилась Ольга.

- Нет, говорят, только это не по-английски, а по-американски.

Большинство англичан пересыпают свою речь американскими выражениями. У Крика я этого не слышал, А его соотечественники говорят, что в манерах Крика есть что-то от эпохи короля Эдуарда.

Как у большинства ученых, внешне жизнь Крика не богата событиями. Учился в Лондоне и Кембридже. Во время последней войны служил в адмиралтействе, где разрабатывал способы обнаружения немецких подводных лодок. А когда война окончилась, начал, как он сам рассказывает, "читать и думать". Результатом этого явился его приход в лабораторию молекулярной биологии Исследовательского медицинского совета. Впрочем, "лаборатория" - это слишком громко сказано. Места у лаборатории в те времена вообще не было. Сам Крик пристроился в одной из комнат физической Кевендишевской лаборатории, остальные сотрудники были разбросаны по десятку других мест. Уже после того как Крик и Уотсон сделали свое открытие, лаборатория молекулярной биологии получила собственное помещение, известное под названием "хижины". Это небольшое здание барачного типа рядом с Кевендишевской лабораторией, которое уступил им металлургический факультет Кембриджского университета. Но и тогда, если Крику с его сотрудниками приходилось ставить большие опыты, они делали это в одной из комнат стоявшего по соседству зоологического музея.

Было бы неправильно думать, что Кембриджская лаборатория молекулярной биологии - это только Крик. Возглавляет ее знаменитый Макс Перутц, прославивший свое имя тем, что вместе с Джоном Кендрью впервые описал структуру гемоглобина. Из примерно 30 постоянных научных сотрудников лаборатории четверо носят почетное звание лауреата Нобелевской премии.

Я специально подчеркнул - постоянных. Дело в том, что за границей очень широко (пока что шире, чем у нас) практикуется прикомандирование ученых для временной работы к другим лабораториям. Вещь, конечно, полезная. Одним из прикомандированных в 1953 году был молодой американский физик Джимми Уотсон. Он совсем недавно окончил университет у себя на родине и поехал в Европу поработать в нескольких лабораториях. Во время совместной работы с Криком в Кембридже и было сделано их знаменитое открытие.

Если Крик - типичный англичанин, то Уотсона нельзя назвать типичным американцем. Внешние признаки - да. Но внешняя развязность (помните, он сидел на полу в гостях у Наташи), и широкая улыбка до ушей ("кип смайлинг": "улыбайся" - учат американца с детства), и яркий галстук с вышитой на нем двойной спиралью (Крик такого не наденет) не могут скрыть природной застенчивости. В обществе он чувствует себя не очень-то уверенно и совершенно не "задается" после того, как (и в таком возрасте!) стал всемирно известным ученым.

Оба они - и Крик и Уотсон - прячутся от лучей славы, которые на них упали. Корреспонденты жалуются, что для них двери дома на Португальской площади, где живет Крик, всегда закрыты.

Одна из самых молодых и самых "модных" современных наук - молекулярная генетика. Ее развитие привело к величайшей победе человеческого разума - к расшифровке генетического кода, к выяснению молекулярной азбуки наследственности. Днем рождения молекулярной генетики нередко считают день появления в лондонской "Природе" заметки Крика и Уотсона.

Азбука наследственности была разгадана потому, что занимала умы очень разных людей - генетиков, биохимиков, кристаллографов, математиков и многих других - в Англии, СССР, во Франции, США, Германии, Японии и других странах.

Разгадка шифра живых молекул, вероятно, развивалась бы иначе, если бы не один странный астрофизик, живущий в небольшом городке Боулдер, штат Колорадо в Соединенных Штатах. Его домик на Шестой стрит не похож на соседние. Покосившаяся труба над черепичной крышей, резные ставенки, яблоня перед окном скорее напоминают старую подмосковную дачу. Впрочем, это и не удивительно, так как владельца ее зовут Георгий Антонович. В литературе он известен как Джордж Гамов - известный американский физик и астрофизик, имя которого вошло во все учебники. А родился он в России и, видно, очень жалеет, что живет далеко за ее рубежом, если непременно затаскивает каждого редкого русского, попадающего в их городок, к себе на "дачу", чтобы выпить с ним рюмку, конечно, не виски, а "Московской особой", закусить икрой и поговорить на родном языке.

Для физиков-теоретиков вообще характерно интересоваться вопросами, далеко выходящими за пределы их специальности. В том, что Гамову попала на глаза статья Уотсона и Крика, нет ничего удивительного, потому что она была напечатана в журнале, который читают ученые всех специальностей. А может быть, сыграло роль и то, что Гамов, будучи русским, мог читать в свое время статьи Кольцова? Но так или иначе Гамова очень заинтересовала эта работа. Крик и Уотсон писали, что молекулы ДНК могут обладать способностью к самовоспроизведению. Но ведь самовоспроизведение не может быть самоцелью. Если бы этим свойством обладали белки - другое дело. А размножающиеся молекулы ДНК - как они могут помочь образованию белков? Однако как-то помогают, в пользу этого говорили и опыты Эвери с фактором трансформации, и опыты Херши с бактериофагом, и многие другие. Если способность к самовоспроизведению заложена в самой структуре ДНК, то не здесь ли заложена и способность определять строение сложных белковых молекул?

Правда, молекулы ДНК устроены гораздо проще белков. Белки состоят из 20 "букв" - аминокислот, а ДНК только из 4 "мастей" - нуклеотидов. Ну и что же? Разве нельзя с помощью азбуки Морзе, состоящей всего лишь из двух знаков (точка и тире), передавать любые тексты, написанные всеми нашими буквами? И здесь может быть такая же связь: несколько нуклеотидов могут шифровать одну аминокислоту.

А достаточно ли все-таки разнообразия может дать ДНК? Гамов берет в качестве примера молекулу ДНК средней длины и подсчитывает, сколько может существовать таких разных молекул. Результаты расчета более чем удовлетворительны. Оказывается, число возможных комбинаций гораздо больше числа атомов в той части вселенной, которая видна в самый крупный современный телескоп! Нетрудно догадаться, что это сравнение принадлежит самому Гамову, ведь он астрофизик. Гамов внимательно рассматривает структуру, изображенную в статье. Два обстоятельства привлекают его внимание. Расстояние между соседними "перекладинами лесенки" - 3,4 ангстрема (ангстрем - это единица длины, равная одной стомиллионной части сантиметра). Ведь это же расстояние, на котором расположены соседние аминокислоты в белках. Такое не может быть случайностью! Но, с другой стороны, если расположить белковую цепочку вдоль цепочки ДНК, то на один нуклеотид (а их четыре разных) придется одна аминокислота (а их двадцать). Ясно, что при соотношении один к одному ДНК может "зашифровать" только четыре аминокислоты.

Выход оказалось найти довольно легко. Суть его сводится к следующему.

Возьмем три слова из трех букв, таких, как, скажем, нос, акт, око, и напишем их подряд: носактоко. Если мы всмотримся в этот ряд букв, то увидим, что любые три буквы, взятые подряд, составляют слова: нос, оса, сак, акт, кто, ток, око. Очевидно, и аминокислоты должны кодироваться таким же способом, то есть "с перекрыванием". Гамов продолжает рассматривать двойную спираль и замечает вторую особенность. Если взять оба основания, составляющих одну "перекладину", и по одному основанию над и под ней, получатся ромбовидные ячейки, состоящие из четырех оснований, расположенных на том же расстоянии, - что и аминокислоты в белке. Число "ромбов", которые может дать ДНК, - ровно 20, столько же, сколько аминокислот в белке. Второе замечательное совпадение! Наверное, так оно и есть.

Но если все действительно так, как предполагает Гамов, то расшифровка генетического кода - закона, который определяет взаимосвязь между "мастями" ДНК и "буквами", из которых построены белки, - не такая уж трудная задача. Расположим те же трехбуквенные слова, которые мы рассматривали, но в другом порядке, например: актносоко. Что получается? Если раньше любые три буквы давали слово, то теперь часто получается бессмыслица: ктн, тно, осо - нет таких слов в русском языке! Значит, в случае такого перекрывающегося кода должны существовать для аминокислот разрешенные и запрещенные соседства. Для расшифровки кода нужно просто взять несколько белков и посмотреть, какие аминокислоты бывают рядом, а какие никогда рядом не стоят. Изучив законы расположения аминокислот, можно расшифровать код.

Но легко сказать - взять несколько белков. Дело происходит в 1954 году. Фредерик Сенджер только совсем недавно нашел способ определять порядок аминокислот в белках и бьется над первой задачей - над определением порядка аминокислот в инсулине. Опубликованы только первоначальные, еще далеко не полные результаты этой работы. Ну что ж, лучше что-то, чем ничего. Гамов берет, что есть, и кажется, будто начинает получаться, но данных слишком мало. Придется подождать.

Ждать пришлось недолго. Во многих лабораториях взяли на вооружение метод Сенджера и наперегонки стали анализировать белки. Уже в 1957 году Сидней Бреннер, один из талантливых сотрудников Крика, смог, собрав весь опубликованный материал, сделать на его основании окончательный вывод. И вывод гласил: ромбический код, предложенный Гамовым, противоречит фактам точно так же, как и любой другой перекрывающийся код. Никаких запрещенных соседств в белках нет!

Гамов ошибся. Но тем не менее его работа имеет очень большое значение, хотя для него, астрофизика, она оказалась довольно случайной. Года два назад я написал ему письмо, спрашивая, нет ли у него новых, неизвестных мне работ по проблеме генетического кода. Он ответил: "Я ведь не биолог, а физик, и проблемой кода только случайно увлекся как интересной математической задачей. Сейчас я отстал и больше по астрофизике и космологии работаю".

Другой крупный русский физик-теоретик, тоже интересовавшийся проблемой генетического кода, только живущий не на Шестой стрит, а на набережной Горького в Москве, - Игорь Евгеньевич Тамм как-то сказал, что гипотеза Гамова была тем хороша, что ее оказалось легко опровергнуть. Значение работы Гамова не только в том, что он поставил задачу расшифровки кода (а это очень важно!), но и сформулировал гипотезу, которую можно было проверить. В результате выяснилось не только, что ромбический код неверен, но и установлено, что код является неперекрывающимся.