Запутанная история двойной спирали

65 лет назад в журнале Nature была опубликована статья Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика "Молекулярная структура нуклеиновых кислот", впервые описавшая структуру ДНК в её современном виде.

До 1953 года определение реальной формы ДНК было "Святым Граалем" для группы учёных, чья работа завершилась публикацией Уотсона и Крика. Путь к открытию был сложным, сопровождался неловкими ситуациями, недопониманием и потребовал определённой доли художественного таланта.

К 1944 году уже было известно, что генетическая информация хранится в ДНК, и мы знали о существовании РНК, хотя её функция была неясна. В 1954 году, после описания структуры ДНК, Уотсон и физик Джордж Гамов основали группу для её расшифровки. Это был "разношёрстный сбор друзей Гамова", где число участников было ограничено 20 — как число аминокислот, и каждый член представлял конкретную аминокислоту: Уотсон был пролином, Крик — тирозином, а физик Ричард Фейнман — глицином.

Первую рентгенограмму ДНК получили Флоренс Белл и Уильям Астбери в 1938 году, описав её форму как "тесную последовательность плоских или уплощённых нуклеотидов, выступающих перпендикулярно длинной оси молекулы, образующих относительно жёсткую структуру" — по сути, гребень.

Всё изменилось в 1951 году, когда Розалинд Франклин, работавшая над всё более точными рентгенограммами, показала снимки ДНК в Королевском колледже в Лондоне. Джим Уотсон, работавший тогда с Фрэнсисом Криком в Кавендишской лаборатории в Кембридже, присутствовал на лекции и сообщил об этом Крику. Они быстро построили модель ДНК в форме спирали, но с тремя плотно скрученными цепями и торчащими наружу основаниями.

Крик и Уотсон были настолько увлечены своей моделью, что не осознали её ошибочность: Уотсон неправильно запомнил детали лекции, а их предположения о содержании воды были неверны. Когда они пригласили небольшую группу, включая Розалинд Франклин, посмотреть на новую модель, это обернулось конфузом. Руководитель лаборатории Уильям Брэгг запретил им работать над ДНК.

В 1952 году конкурирующую, но столь же ошибочную модель создали Линус Полинг и Роберт Кори. Раздражённый успехом соперника, Брэгг разрешил дуэту вернуться к работе над ДНК.

В 1953 году они получили через молекулярного биолога Макса Перуца новые данные, собранные Розалинд Франклин. Уотсон, снова неверно интерпретировав данные, попытался построить цепь, образующую половину двойной спирали с шагом 18°, хотя данные явно указывали на шаг в 36°. Благодаря замечаниям аспиранта Джерри Донахью, Крик начал строить модель с шагом 36°, размещая основания между двумя цепями спирали. Ранее Уотсон обнаружил, что пары оснований A-T и G-C имеют одинаковую форму. Крик сделал из этого вывод, что цепи должны быть антипараллельны. Так родилась современная форма ДНК.

На вторую, более успешную демонстрацию модели были приглашены Франклин, Брэгг, Уилкинс, Дороти Ходжкин и Линус Полинг. Результаты вскоре были представлены в Nature.

Статья в Nature содержала первую иллюстрацию двойной спирали, нарисованную женой Фрэнсиса Крика, художницей Одиль. Позже золотая двойная спираль украсила вход в дом Криков, названный "Двойная спираль", встречая их частых гостей.

Сегодня двойная спираль ДНК — не просто модель микроскопической органической структуры. Она символизирует основу нашего современного понимания самих себя. Это главный столп эволюции, который представляет нашу историю, влияет на поведение и даёт ключи к будущему. В современном употреблении она также стала означать "сущность": сказать, что черта "в ДНК" человека, значит назвать её неотъемлемой частью его личности. Эта фундаментальная природа проявляется и в её образном использовании: метафорически ДНК может приписываться объектам, компаниям, политическим и художественным движениям. Символ ДНК, эта элегантная витая лестница, украшающая научные публикации по всему миру, стал мощным символом знания.