удобные для использования уравнения, описывающие дифракцию рентгеновских лучей, проходящих через спиральные молекулы. На самом деле Крик и Кокран независимо друг от друга разработали эти уравнения в двадцать четыре часа после того, как Брэгг показал им рукопись Владимира Ванда из Глазго, в которой они сразу усмотрели незавершенность приведенных уравнений. Это было очень важное достижение: Фрэнсис и Билл подарили миру уравнения, позволяющие предсказывать рентгенограммы дифракционных полос определенных спиральных молекул. Следующей весной я с их помощью показал, что белковые субъединицы вируса табачной мозаики имеют спиральное расположение.
Теперь вдруг оказалось, что для выяснения трехмерной структуры ДНК лучше всего строить молекулярные модели, используя уравнения Кокрана и Крика. Еще за год до этого применять такой подход не имело смысла, потому что природа ковалентных связей, которые соединяют друг с другом нуклеотиды в каждой цепочке ДНК, была неизвестна. Но благодаря результатам, полученным исследовательской группой Алекса Тодда тоже в Кембридже, в расположенной неподалеку химической лаборатории, теперь было ясно, что нуклеотиды в ДНК соединены 3'-5'-фосфодиэфирными связями. Построение моделей давало нам подход, альтернативный тому, который использовали в Лондонском королевском колледже, где особое внимание уделяли деталям рентгенограмм.
Фрэнсис не смог поехать в Лондон в день доклада Франклин, и я, хотя по-прежнему путался в кристаллографических терминах, таких как 'асимметричная единица' и 'единичная ячейка', поехал один. В результате на следующее утро я ввел Фрэнсиса в заблуждение, доложив ему, что, согласно результатам Розалинды, ДНК связывает очень мало воды. Моя ошибка всплыла только через неделю, когда Розалинда и Морис приехали из Лондона, чтобы посмотреть на трехцепочечную модель, которую мы в спешке соорудили. В этой модели углеводно-фосфатный скелет цепочек ДНК располагался в центре, а азотистые основания смотрели наружу. Увидев эту модель, Розалинда немедленно объявила ее замысел ошибочным, сказав нам, что фосфатные группы расположены в молекулах ДНК снаружи, а не внутри. Кроме того, согласно нашей модели, ДНК была почти безводной, в то время как в действительности она сильно гидратирована. При этом у нас осталось отчетливое впечатление, что группа из Королевского колледжа изучение структуры ДНК считала исключительно их делом, к которому незачем было привлекать коллег из другого подразделения МИС в Кембридже. Вскоре мы узнали, что сэр Лоуренс Брэгг был того же мнения: он велел нам воздержаться от дальнейшей работы над моделями ДНК. Стремление сохранить хорошие отношения с другой группой, финансируемой МИС, было для Брэгга лишь одной причиной удерживать нас от этой работы. Другая причина была в том, что он хотел, чтобы Фрэнсис сосредоточился исключительно на своей диссертации и поскорее ее закончил.
Однако эта неудача не постигла бы нас, если бы Фрэнсис и я с самого начала рассуждали как химики. Даже без рентгенограмм Королевского колледжа в химической литературе было достаточно данных, которые могли послужить ключом к разгадке структуры ДНК, приводя к заключению, что это должна быть двойная спираль. Нам с самого начала нужно было ограничиться моделями, в которых расположенные снаружи углеводно-фосфатные скелеты цепочек были бы соединены друг с другом водородными связями между расположенными в центре основаниями. Убедительные физико-химические свидетельства этого были получены вскоре после войны в экспериментах Джона Галланда. В 1946 году в его лаборатории в Ноттингеме было показано, что в нативных молекулах ДНК основания расположены так, что между ними не происходит обмен атомами водорода. Эти данные заставляли предположить, что водородных связей между азотистыми основаниями в молекуле ДНК довольно много. Все это можно было без труда узнать, так как эти результаты были опубликованы издательством Кембриджского университета в посвященном нуклеиновым кислотам сборнике материалов симпозиума, проведенного Обществом экспериментальной биологии в 1947 году.
К тому же, учитывая высказанное еще до войны Лайнусом Полингом и Максом Дельбрюком предположение, что в копировании молекул вещества наследственности участвуют комплементарные структуры, у нас с Фрэнсисом были основания сосредоточиться на двухцепочечных, а не на трехцепочечных моделях. Рассуждая в этом ключе, мы бы поняли, что каждое азотистое основание в молекуле ДНК должно быть связано водородными связями исключительно с основанием, комплементарным ему по строению. При этом экспериментальные данные, указывающие на этот вывод, тоже были опубликованы. Эти данные были получены в основном в нью-йоркской лаборатории австрийского химика Эрвина Чаргаффа. Он показал, хотя и не осознал всего значения этого вывода, что пуринового основания аденина в ДНК примерно столько же, сколько пиримидинового основания тимина, а второго пуринового основания, гуанина, в свою очередь, примерно столько же, сколько второго пиримидинового основания, цитозина.
Конкретное строение каждой из этих пар оснований должно было определяться тем, где именно в каждом основании располагаются атомы, способные образовывать водородные связи. В 1951 году лишь немногие химики достаточно хорошо знали квантовую механику, чтобы прийти к этому умозаключению. Поэтому той осенью нам стоило обратиться за советом к кому-то из тех нескольких британских химиков, которые были обучены этой эзотерической дисциплине. Оглядываясь назад, становится ясно, что сотрудникам лаборатории Алекса Тодда после того, как они определили положение ковалентных связей в молекуле ДНК, следовало бы перейти к определению трехмерной структуры этой молекулы. Но в те дни даже лучшие из химиков-органиков считали, что такие вопросы лучше оставить кристаллографам — специалистам по рентгеноструктурному анализу, большинство из которых, в свою очередь, думали, что им еще не время браться за биологические макромолекулы. Эта область поэтому оставалась в некотором смысле никем не занятой.
Лайнус Полинг, даже после того как открыл а-спираль, лишь умеренно интересовался ДНК, так всерьез и не поверив, что ДНК имеет генетическое значение. Но даже несмотря на это, узнав о полученной Морисом Уилкинсом рентгенограмме, он попросил ее показать. Его неверно проинформировали, что сам Морис не пытается всерьез определить структуру ДНК. Но Морис именно это и пытался сделать, и он незамедлительно ответил, что нужно еще некоторое время поработать с этой рентгенограммой, прежде чем показывать ее другим. Полинга это не успокоило, и он написал напрямую начальнику Мориса, Джону Рэндаллу, но и этот заход не привел к успеху. Лайнус сбился со следа, который ему удалось снова взять лишь годом позже, на летнем совещании по фагам недалеко от Парижа, где он впервые узнал о работе, недавно завершенной в Колд-Спринг-Харбор Альфредом Херши и Мартой Чейз, которые показали, что гены бактериофагов тоже состоят из ДНК. Эта новость убедила Лайнуса, что он должен взяться за структуру ДНК, несмотря на то что у него не было высококачественных рентгенограмм. Обратная дорога в США едва не дала ему карты в руки. На том же трансатлантическом корабле, что и Полинг, ехал Эрвин Чаргафф, который, как и Полинг, приезжал в Европу на проходивший тем летом в Париже Международный биохимический конгресс. Но Полингу его попутчик сразу не понравился, и вместо того, чтобы узнать от него, что А = Т, а Г = Ц, Лайнус его избегал на протяжении всего пути через Атлантику.
Большую часть осени 1952 года Полинг соревновался с Фрэнсисом Криком, определяя биспиральную структуру а-кератина, и всерьез взялся за ДНК только в конце ноября. Вскоре его очень привлекла модель, в которой три углеводно-фосфатных скелета были завиты друг вокруг друга. Он застрял на трех цепочках в связи с данными, говорившими о высокой плотности ДНК. Двухцепочечные варианты он никогда всерьез не рассматривал. Для скрепления трех цепочек друг с другом ему нужно было, чтобы молекулы ДНК были беззарядными и между противолежащими фосфатными группами возникали водородные связи. Полинг поспешил поверить, что ему удалось выяснить общую структуру ДНК, и за неделю до Рождества написал об этом Алексу Тодду, добавив, что его не смущает тот факт, что предложенная им структура никак не помогает ответить на вопрос, как ДНК функционирует в клетках. Это был для него уже следующий вопрос. Полинг так и не принял во внимание открытое Чаргаффом соотношение оснований, уже больше года как опубликованное в нескольких журналах. Существенными параметрами для Лайнуса в декабре 1952 года были углы и длины связей, а не биологическая роль ДНК и не то, что происходит с ДНК в растворах. Сразу было ясно, что атомы в его модели подходили друг к другу не так идеально, как в а-спирали. Даже лучшая из предложенных им структур была сомнительна в стереохимическом плане, учитывая, что у нее в центре в подозрительной близости друг от друга находились три атома кислорода из фосфатных групп.
