Открытие двойной спирали ДНК

25 апреля 1953 г. в журнале Nature вышла статья Фрэнсис Крика и Джеймса Уотсона, в которой впервые была описана структура ДНК (хотя о своём открытии они раструбили на пару месяцев раньше).  В том же номере были опубликованы статьи Мориса Уилкинса и Розалинд Франклин на смежные темы. Уже в 1954 г. Уотсон и Крик отмечали, что без данных, полученных лабораторией, где работали Франклин и Уилкинс, им, вероятно, не удалось бы совершить открытие. Ключевой подсказкой для них стала «Фотография 51» — рентгенограмма волокон натриевой соли ДНК в B-форме, сделанная Розалинд Франклин.

Рассказать о том, какая непростая история этому сопутствовала, мы доверили нашему координатору переводчиков Алексею Малову, которому довелось лично пообщаться с одним из авторов описания структуры ДНК Джеймсом Уотсоном.

Это был завершающий этап истории, полной научного поиска, конфликтов, неэтичных поступков и простой человеческой натуры. Погрузиться в неё мне довелось в 2017 году, когда Джеймс Уотсон приезжал в Россию, а меня взяли переводчиком на его лекции.

К середине XX века над структурой ДНК работали несколько коллективов. Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик в Кембридже занимались теорией и моделированием. Они пытались понять, какой может быть структура ДНК, учитывая всё, что было известно о химических свойствах этой молекулы.

Розалинд Франклин и Морис Уилкинс в Королевском Колледже Лондона изучали структуру образцов ДНК с помощью рентгеноструктурного анализа (или рентгеновской кристаллографии), которым Розалинд отлично владела.

В Калифорнийском технологическом университете им на пятки наступал будущий двукратный лауреат Нобелевских премий Лайнус Полинг со своей командой исследователей.

Учёные общались друг с другом, но отношения между коллективами были весьма напряжённые. Они всё-таки оставались конкурентами, но во многом ситуацию ухудшало общее отношение к женщинам в науке в начале 50-ых, все прелести которого испытывала на себе Розалинд Франклин — в том числе от своих коллег по лаборатории. Вероятно поэтому, получив самую чёткую рентгенограмму того времени, так называемую «фотографию 51», она не спешила ей ни с кем делиться. 

Уотсон и Крик в то время были сторонниками идеи двойной спирали, но никакой возможности проверить свои догадки у них не было. Тогда, по одной из версий, они обратились к Уилкинсу с просьбой поделиться наработками Франклин. Аргументировали они это тем, что она вот-вот покажет рентгенограмму Лайнусу Полингу и он, известный своей работой над структурой белков, наверняка сможет разобраться, что к чему, и опубликоваться раньше всех.

Стоит пояснить, что «фотография 51» — это не фотография, а дифракционный рисунок, как в эксперименте Юнга с двумя щелями. Рентгеновские лучи проходят через кристаллизованную ДНК, взаимодействуют с молекулами фосфора и получается некий рисунок, который ещё надо верно интерпретировать, чего никто из команды Уилкинса сделать не мог. 

Да и от идеи двойной спирали они намеренно отказались как раз примерно в это же время. Видимо посчитали, что данные не подтверждают эту идею. В июле 1952 Розалинд даже написала шуточный некролог «к смерти спирали ДНК». 

Не питая тёплых чувств к Франклин и не желая уступать Полингу, Уилкинс показал Уотсону и Крику «фотографию 51» и другие наработки своей коллеги. Благодаря этому учёные из Кембриджа смогли закончить модель двойной спирали ДНК, над которой работали последнее время. За этим последовали достаточно серьезные разбирательства между всеми участниками, в результате которых в журнал Nature поступили три статьи о структуре ДНК: от Уотсона и Крика, от Розалинд Франклин и Раймонда Гослинга (аспиранта, который непосредственно получил «фотографию 51») и от группы Мориса Уилкинса.

В тот год биология изменилась навсегда, а в 1962 Джеймс Уотсон, Френсис Крик и Морис Уилкинс получили Нобелевскую премию по физиологии или медицине «За открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живых системах». К сожалению, Розалинд Франклин скончалась от рака за 4 года до этого. Вероятно, будь она жива, награду вручили бы именно ей, а не Уилкинсу.

Если в этой истории и есть мораль, то звучит она, я бы сказал, как-то так: конкуренция, это, конечно, хорошо, но сотрудничать как будто проще и эффективнее.

Кстати, именно открытию двойной спирали ДНК была посвящена одна из иллюстраций из нашей серии «Научное событие месяца».