Биография и научные открытия Джеймса Уотсона
«Двойная спираль» – автобиографическая повесть, в которой Уотсон подробно рассказывает о том, как он и его соавторы пришли к этому открытию, – знакомит читателя с «кухней» большой науки. Непринужденная манера изложения, яркие характеристики действующих лиц – известных американских и европейских ученых, образный литературный язык привлекут к книге внимание не только ученых, но и любителей научно-популярной литературы.
Литературное произведение Дж. Уотсона создало вокруг имени автора не меньший ореол известности, чем само научное открытие, историю которого «Двойная спираль» описывает и которое, как все знают, принесло Уотсону совместно с двумя другими учеными высшую международную научную награду – Нобелевскую премию. Нет сомнения, что не было другой книги из сферы науки, которая получила бы столько откликов почти во всех наиболее распространенных научных журналах и стала бы предметом столь же живого (и часто не очень здорового) интереса со стороны гораздо более широкого круга читателей, чем это обычно имеет место.
Невиданное дело – книга о науке оказалась бестселлером наряду с последней книжкой Агаты Кристи или Сименона. Оснований для такой необычайной популярности немало. В наши дни даже школьник-старшеклассник либо далекий от науки рядовой читатель газеты или еженедельного журнала уже что-то слышал о генетическом коде и об открытии «вещества наследственности» – пресловутой ДНК с ее своеобразным строением в виде двух нитей, закрученных одна вокруг другой в «двойную спираль». Довольно заманчиво узнать из уст автора этого открытия о том, как оно было сделано. Но, конечно, одной такой научной любознательности недостаточно, чтобы сделать книгу бестселлером. Большую роль сыграла та атмосфера литературного «скандала», которая сложилась вокруг произведения Уотсона еще даже до его фактического выпуска в свет и все шире распространялась после появления книги.
Причина этого лежит в двойственности материала, из которого построена книга. Уже в самом ее названии эта двойственность аллегорически отражена. Туже, чем две нити в молекуле ДНК, закручиваются в повествовании две ведущие темы. Одна из них – собственно научная, описание этапов выдающегося научного открытия. Вторая тема – это материал типа «домашней хроники», где «домом» является жизнь научного коллектива и даже шире – мирового сообщества ученых, в котором стираются границы городов, стран, континентов. На страницах книги спиралью свиваются шаги научного поиска и человеческие отношения; характеристика химической структуры макромолекул и оценка (до чего субъективная!) характеров действующих лиц; движущая сила научной интуиции и – побуждения далеко не возвышенного свойства. Поскольку вторая тема затрагивала не мудреные химические представления, а касалась черт человеческой натуры, близко знакомых всякому и притом относившихся не к вымышленным героям, а к реальным лицам, то не удивительно, что именно эта сторона книги явилась приманкой для широкого читателя, придала ей характер сенсационности. Прямота суждений автора, его большая искренность (порой, правда, граничащая с цинизмом), живость языка, скульптурная выпуклость образов (нередко с элементом гротеска или, в лучшем случае, дружеского шаржа) и в особенности его полная беспощадность по отношению к самому себе (по меткому замечанию Андрэ Львова, автора одной из по-настоящему блистательных рецензий на книгу Уотсона, последний «произвел над собой судебно-медицинское вскрытие») – все это служит достаточным основанием, чтобы отнестись снисходительно к рискованным и далеко не всегда необходимым экскурсам личного характера. Уотсон в этой части своей книги словно задался целью приложить к себе и к окружающим его собратьям-ученым старый афоризм: «Homo sum et nihil humanum a me alienum esse puto» – «Я человек, и ничто человеческое мне не чуждо». Мы помним, что у Достоевского черт в беседе с Иваном Карамазовым меняет форму этого изречения, подставляя слово «сатана» вместо слова «человек». Новая форма была бы уместна и для характеристики позиции Уотсона: «Мы ученые, и ничто человеческое нам не чуждо».
Научно-познавательная ценность книги Уотсона далеко перевешивает те ее стороны, за которые автору пришлось выслушать немало упреков, рассеянных в многочисленных рецензиях и откликах на книгу. Надо сказать, что общая оценка книги, за отдельными исключениями, была в высшей степени положительной. Лучшим свидетельством этому служит предисловие сэра Лоуренса Брэгга, директора Кавендишской лаборатории, где разыгрывались описываемые в книге события. Кстати, он фигурирует в числе персонажей книги.
Для серьезного читателя – а совершенно очевидно, что именно на него и рассчитана в конечном счете книга Уотсона, – «Двойная спираль» вне всякого сомнения представляет незаурядный интерес. Едва ли нужно что-либо добавить к той оценке, которую дал этой книге непревзойденный бытописатель жизни научных кругов Англии Чарльз Сноу: «В литературе не найти произведения, которое лучше дало бы ощущение того, как совершается подлинное научное творчество. Книга раскрывает целый новый мир для широкого читателя, не принадлежащего к среде ученых». Но совершенно ясно, что с особенным интересом и пользой книга Уотсона будет прочитана теми, кто по своему призванию и роду деятельности соприкасается с наукой, людьми разных специальностей и разных поколений.
Предисловие Лоуренса Брэгга
Эти воспоминания о событиях, которые привели к открытию структуры ДНК – основного наследственного вещества клетки, во многом своеобразны. Мне было очень приятно, что Уотсон попросил меня написать к ним предисловие.
Прежде всего, эти воспоминания интересны в научном отношении. Открытие структуры ДНК со всеми его биологическими последствиями было одним из крупнейших научных событий нашего века. Оно повлекло за собой огромное количество новых исследований и произвело настоящий переворот в биохимии. Я был в числе тех, кто настаивал, чтобы Уотсон записал свои впечатления, пока они еще свежи в его памяти, зная, какой это будет значительный вклад в историю науки. Результат превзошел все ожидания. Последние главы, где так живо описывается рождение новой идеи, драматичны в самом высоком смысле слова. Напряжение нарастает и нарастает вплоть до самой развязки. Я не знаю другой книги, позволяющей читателю с такой полнотой разделить с исследователем все трудности, сомнения и конечную победу.
Далее, история этого открытия дает разительный пример дилеммы, которая может встать перед ученым. Ему известно, что его коллега много лет работает над какой-то проблемой и ценой напряженного труда собрал большое количество данных, которые пока не публикует, рассчитывая вот-вот добиться окончательного успеха. Он знаком с этими данными и имеет серьезные основания полагать, что его собственный подход, а возможно, просто какая-то новая точка зрения, приведет прямо к решению. Предложить свое сотрудничество? На таком этапе это может быть воспринято как вторжение в чужую область. Продолжать исследование самостоятельно? Но не так просто разобраться, действительно ли решающая идея принадлежит тебе, а не почерпнута тобой, помимо собственного желания, из бесед с другими. В результате у людей науки выработалось что-то напоминающее кодекс чести, согласно которому за коллегой признается исключительное право на то направление исследований, которое он застолбил – но только до определенного предела. Если же такие исследования ведутся не двумя, а многими учеными, то всякие ограничения отпадают. Эта дилемма ясно прослеживается в истории открытия ДНК. Все, кто имел к нему близкое отношение, были глубоко удовлетворены тем, что при присуждении Нобелевской премии должное признание получило не только блестящее и быстрое решение, найденное Криком и Уотсоном в Кембридже, но и долгие, тщательные исследования Уилкинса в Кингз-колледже Лондонского университета.
Наконец, эти воспоминания интересны и в человеческом отношении – как рассказ о впечатлении, которое Европа, и особенно Англия, произвела на молодого американца. Он пишет с пеписовской откровенностью.
Тем, кто фигурирует в книге, следует запастись снисходительностью прежде, чем они начнут ее читать. Нужно помнить, что эта книга – еще не история, а только автобиографический вклад в историю, которая когда-нибудь будет написана. Как отмечает сам автор, он излагает тут скорее свои впечатления, а не объективные факты.
На самом деле ситуации нередко были значительно более сложными, а мотивы поступков действующих лиц – отнюдь не такими, какими они представлялись ему тогда. С другой стороны, нельзя не признать, что в своем интуитивном понимании человеческих слабостей он нередко оказывается прав.
Американские ученые постарались свести воедино все имевшиеся до сих пор сведения о ДНК, как физико-химические, так и биологические. Как пишет В.Н. Сойфер: «Уотсон и Крик подвергли анализу данные рентгеноструктурного анализа ДНК, сопоставили их с результатами химических исследований соотношения нуклеотидов в ДНК (правила Чаргаффа) и применили к ДНК идею Л. Полинга о возможности существования спиральных полимеров, высказанную им в отношении белков. В результате они смогли предложить гипотезу о структуре ДНК, согласно которой ДНК представлялась составленной из двух полинуклеотидных нитей, соединенных водородными связями и взаимно закрученных друг относительно друга. Гипотеза Уотсона и Крика так просто объясняла большинство загадок о функционировании ДНК как генетической матрицы, что она буквально сразу была принята генетиками и в короткий срок экспериментально доказана».
Исходя из этого, Уотсон и Крик предложили следующую модель ДНК:
1. Две цепочки в структуре ДНК обвиты одна вокруг другой и образуют правозакрученную спираль.
2. Каждая цепь составлена регулярно повторяющимися остатками фосфорной кислоты и сахара дезоксирибозы. К остаткам сахара присоединены азотистые основания (по одному на каждый сахарный остаток).
3. Цепочки фиксированы друг относительно друга водородными связями, соединяющими попарно азотистые основания. В результате оказывается, что фосфорные и углеводные остатки расположены на наружной стороне спирали, а основания заключены внутри ее. Основания перпендикулярны к оси цепочек.
4. Имеется правило отбора для соединения оснований в пары. Пуриновое основание может сочетаться с пиримидиновым, и, более того, тимин может соединяться только с аденином, а гуанин – с цитозином…
5. Можно поменять местами: а) участников данной пары; б) любую пару на другую пару, и это не приведет к нарушению структуры, хотя решающим образом скажется на ее биологической активности.
«Наша структура, – писали Уотсон и Крик, – состоит, таким образом, из двух цепочек, каждая из которых является комплементарной по отношению к другой».
В феврале 1953 года Крик и Уотсон сделали сообщение о структуре ДНК. Месяцем позже они создали трехмерную модель молекулы ДНК, сделанную из шариков, кусочков картона и проволоки. Уотсон написал об открытии своему шефу Дельбрюку, а тот – Нильсу Бору: «Потрясающие вещи происходят в биологии. Мне кажется, Джим Уотсон сделал открытие, сравнимое с тем, что сделал Резерфорд в 1911 году». Стоит напомнить, что в 1911 году Резерфорд открыл атомное ядро. Модель позволила другим исследователям отчетливо представить репликацию ДНК. Две цепи молекулы разделяются в местах водородных связей наподобие открытия застежки молнии, после чего на каждой половине прежней молекулы ДНК происходит синтез новой. Последовательность оснований действует как матрица, или образец, для новой молекулы.
Структура ДНК, предложенная Уотсоном и Криком, отлично удовлетворяла главному критерию, выполнение которого было необходимо для молекулы, претендующей на роль хранилища наследственной информации. «Остов нашей модели в высокой степени упорядочен, и последовательность пар оснований является единственным свойством, которое может обеспечить передачу генетической информации», – писали они. Крик и Уотсон завершили создание модели ДНК в 1953 году, а через девять лет совместно с Уилкинсом они получили Нобелевскую премию 1962 года по физиологии и медицине «за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живых системах». А.В. Энгстрем из Каролинского института сказал на церемонии вручения премии: «Открытие пространственной молекулярной структуры… ДНК является крайне важным, т к. намечает возможности для понимания в мельчайших деталях общих и индивидуальных особенностей всего живого». Энгстрем отметил, что «расшифровка двойной спиральной структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты со специфическим парным соединением азотистых оснований открывает фантастические возможности для разгадывания деталей контроля и передачи генетической информации».
После опубликования описания модели в английском журнале «Нейче» в апреле 1953 года тандем Крика и Уотсона распался. Через год с небольшим Уотсон был назначен старшим научным сотрудником кафедры биологии Калифорнийского технологического института в Пасадене (штат Калифорния). В 1955 году, когда он работал ассистентом профессора биологии в Гарвардском университете Кембриджа (штат Массачусетс), судьба вновь свела его с Криком, с которым он проводил совместные исследования до 1956 года. В 1958 году Уотсон был назначен адъюнкт-профессором, а в 1961 году – полным профессором. В 1965 году Уотсон написал книгу «Молекулярная биология гена», ставшую одним из наиболее известных и популярных учебников по молекулярной биологии. С 1968 года Уотсон – директор лаборатории молекулярной биологии в Колд-Спринг-Харборе (Лонг Айленд). Отказавшись от должности в Гарварде в 1976 году, он посвятил себя руководству исследованиями в лаборатории Колд-Спринг-Харбор. Значительное место в его работе заняли нейробиология и изучение роли вирусов и ДНК в развитии рака. В 1968 году Уотсон женился на Элизабет Леви, ранее работавшей ассистентом в лаборатории. У них родились два сына. Семья поселилась в доме, построенном в XIX веке на территории университетского городка.
Гениальный человек
«Уотсон – гений, поэтому он всегда будет возмущать обывателей, – говорит академик Лев Кисилев. – Он все время примерно на 20 лет опережает ситуацию. У него так голова устроена, он ничего с собой сделать не может». Словно в подтверждение слов российского ученого, Уотсон в очередной раз разразился сенсационным и шокирующим заявлением. Выступая по Британскому телевидению в передаче, посвященной пятидесятилетию своего открытия, Уотсон заявил, что низкий уровень интеллекта является наследственным заболеванием и что молекулярные биологи просто обязаны прибегнуть к возможностям генной инженерии, чтобы одолеть глупость.
«Глупость – это настоящая болезнь, – сказал в телеинтервью Уотсон, занимающий ныне пост президента Лаборатории Колд-Спринг-Харбор в Нью Йорке. – Если говорить о тех 10 процентах популяции, которые испытывают трудности даже с усвоением программы начальной школы, то в чем причина? Многие говорят, что дело в бедности, педагогической запущенности и тому подобных вещах. А я считаю, что это болезнь, от которой нужно научиться лечить с помощью генетической терапии». По мнению Уотсона, генами, влияющими на внешность человека, тоже следовало бы управлять: «Люди говорят, что это будет кошмаром, если мы сделаем всех девушек красивыми. А я считаю, это будет здорово».
Что касается Крика, то в 1953 году он получил степень доктора философии в Кембридже, защитив диссертацию, посвященную рентгеновскому дифракционному анализу структуры белка. В течение следующего года он изучал структуру белка в Бруклинском политехническом институте в Нью-Йорке и читал лекции в разных университетах США. Возвратившись в Кембридж в 1954 году, он продолжил свои исследования в Кавендишской лаборатории, сконцентрировав внимание на расшифровке генетического кода. Будучи изначально теоретиком, Крик начал совместно с Сиднеем Бреннером изучение генетических мутаций в бактериофагах (вирусах, инфицирующих бактериальные клетки).
Задумывается ли он о своих достижениях
"Я мало думаю о прошлом. По-прежнему думаю о том, сможем ли мы найти гены, отвечающие за умственные расстройства, пока мой ум еще жив, и сможем ли мы за десять лет победить рак, и... научусь ли я когда-нибудь лучше подавать в теннисе..." Мы ждем зеленого света на светофоре, возвращаясь с теннисной площадки. Уотсон готовится к встрече с потенциальным спонсором. Я вспоминаю, как была взволнована листком обычной лабораторной бумаги, оказавшейся на моем столе несколько месяцев назад, - это было приглашение взять у него интервью в связи с выходом его новой книги, - и как уже тогда я задумалась об ее этическом содержании. "Если я что-то считаю, я говорю это, - заявляет ученый. - Я подсчитал, что обычно по крайней мере половину времени я размышляю, исходя из здравого смысла, а значит, это не ложь".
Еще в 1990 году в журнале "Science" было опубликовано следующее наблюдение: "Многие в научном сообществе считают Уотсона диковатым, и его коллеги нередко все вместе задерживают дыхание, когда он отступает от текста своих выступлений". Когда в 2000 году он потряс аудиторию, предположив, что существует связь между цветом кожи и половым влечением - выдвинув гипотезу, что люди с более темной кожей имеют более сильное половое влечение, некоторые журналисты оценили это как "вскрытие трансатлантического рифта". Американские ученые обвинили его в "попытках нажиться на былых достижениях для продвижения идей, не имеющих достаточного научного обоснования". Британские ученые возражали на это, что предмет научных исследований не должен находиться под запретом из-за неполиткорректности. Сьюзан Гринфилд (Susan Greenfield), директор Королевского института, сказала, что "ничто не должно мешать человеку устанавливать научную истину; наука должна быть свободна от влияния проблем половой и расовой дискриминации".
Он говорит, что "глубоко удручен по поводу перспектив Африки", потому что "вся наша социальная политика исходит из того, что их интеллект не отличается от нашего, в то время как все исследования говорят, что на самом деле это не так", и я знаю, что к этой "больной" теме будет непросто обращаться. Он хотел бы надеяться, что все люди равны, но сам возражает на это, говоря, что "те, кому приходилось иметь дело с чернокожими работниками, убеждаются, что это неправда". Он говорит, что не должно быть дискриминации на основании цвета кожи, потому что "среди цветных есть немало очень одаренных людей, но не продвигайте их, если они не преуспели на базовом уровне". Он пишет, что "у нас нет твердых оснований ожидать, чтобы оказалось, что интеллектуальные способности людей, разделенных географически в процессе эволюции, развились совершенно одинаковыми. Нашего желания наделить всех равными возможностями разума как каким-то всеобщим наследием человечества недостаточно для того, чтобы это так и было".
На вопрос о том, сколько времени может понадобиться для того, чтобы найти ключевые гены, отвечающие за различия в уровне интеллекта у людей, он отвечает: не более пятнадцати лет. Но быть может, говорит он, и десяти лет будет достаточно. В своем стремлении сделать детей более грамотными в области ДНК, объясняет Уотсон, он открыл посвященный ДНК центр обучения на окраине Гарлема в Нью-Йорке. Он принимает представителей меньшинств на работу в лабораторию и говорит, что только что принял чернокожую девушку, но, отмечает он, принимать некого.
Не вызывает сомнения, что Уотсон сможет решительно возразить на ту критику, которая его неизбежно ждет. Однажды он сказал другому ученому - возможно, с оптимизмом, - что "не за горами то время, когда научной общественности не останется ничего другого, как отдать политкорректность обратно политикам". Даже проведя год в его лаборатории, я не могу не нервничать по поводу его страсти безапелляционно высказывать все, что он думает. Критики считают, что его склонность принимать результаты исследований из области "более гуманитарных" наук - попыток связать интеллектуальный коэффициент IQ с определенными генами, но исключить из уравнения общество и другие факторы - есть опасно легкомысленный подход к сложнейшей проблеме. Однако его комментарии, хотя на первый взгляд и кажутся спонтанными, на самом деле всегда просчитаны. Без оттенка коварства, но с озорством большого ума, стремящегося к тому, чтобы ему бросили вызов. Я спрашиваю, как он умиротворяет тех, кого оскорбляют его слова. Он отвечает: "Я стараюсь прибегать к юмору или к чему-то еще, чтобы дать понять, что я знаю, что у других людей могут быть иные взгляды".
"Доктор Уотсон - очень добрый человек и по-прежнему молод душой, - говорит он, пока мы выезжаем из кампуса. - Он хочет много знать обо всем и все время работает. Но для него это не работа, для него это вызов разуму. И когда он сталкивается с проблемой, тогда и начинается интересное".
Ключи к успеху - полезные советы от доктора Уотсона
* Всегда принимайте необходимые решения прежде, чем это придется сделать.
* Всегда старайтесь рассказать хорошую историю первым.
* Не поддерживайте проектов, для исполнения которых нужны чудеса.
* Где бы вы ни были, никогда не будьте самым блестящим собеседником.
* Просите совета только в том случае, если вы намерены ему последовать.
Главное – это умение общаться
Уотсон считает ключевым умением способность общаться. Он уверен, что овладение навыками общения нередко помогает преуспеть больше, чем преуспевают другие люди. "Сплетни играют огромную роль и среди ученых. А если вы не в курсе последних новостей, то вы работаете как человек, у которого одна рука привязана к спине". Эта черта заметна у сотрудников Уотсона, чьи разговоры в закусочной всегда имеют характерный для него самого непринужденный оттенок. Моя директриса вспоминает, что Уотсону был нужен "толковый, но не слишком заученный претендент, у которого было бы много других интересов" и который превыше всего был бы "общителен".
Афоризмы и советы ученого
Уотсон – нестандартный человек по своей натуре. Поэтому многие биографы и почитатели старались запечатлеть его высказывания и советы в отношении занятий наукой и упоминают об этом в своих исследованиях.
Имеется информация по данному вопросу и в Интернете. Так, например, в лекции 18 июня 2007 года «Rules for Important Science» («Правила для настоящей науки») [18] он высказал на этот счет ряд афоризмов:
Совет, вынесенный из детства: «Избегайте драк с более крупными парнями или собаками!».
Совет от отца: «Принимать истину только из опыта или наблюдения, но не из откровений».
Будьте шире вашей диссертации.
Сидите на первом ряду. Если что-то не понимаете – спросите.
Работать по воскресеньям! Что еще можно делать по воскресеньям? Вы должны не работать только тогда, когда есть вещь, которая лучше этого.
Вы не должны работать в августе, но не в июне или июле.
Алкоголь нежелателен.
При открытии структуры ДНК, по-видимому, помогло, что в Кембридже не было девушек.
Входите в проблему, над которой работают 2–3 лаборатории.
Никто не позволит вам работать 10 лет без успеха.
Работайте с напарником с равным интеллектом.
Общайтесь со своими соперниками.
Заключение
Джеймс Уотсон – великий человек. Ведь его совместная работа с Криком открыла большой кругозор для развития дальнейших открытий в генетике и др. науках.
Список использованных источников
1. Албертс Т., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки. Т. 1–5 / Пер. с англ. – М.: Мир, 1986–1987 (в 1994 г. вышло 2-е издание в 3-х т.).
2. Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия / Пер. с англ. В 2-х т. – М.: Прогресс, 1992. – Т. 2. – С. 537–539.
3. Марьянович А.Т., Князькин И.В. Взрыв и цветение, Нобелевские премии по медицине 1901–2002. – СПб.: Издательство ДЕАН, 2003. – С. 84–92.
4. Уотсон Дж. Двойная спираль. Воспоминания об открытии структуры ДНК / Пер. с англ. – М.: Мир, 1969. – 152 с. Есть электронная версия: chem.msu/rus/books/watson/welcome.html
5. Уотсон Дж. Молекулярная биология гена / Пер. с англ. – М.: Мир, 1967 (есть издания 1971, 1978 гг.).
6. Уотсон Дж., Туз Дж., Курц Д. Рекомбинантная ДНК / Пер. с англ. – М.: Мир, 1986. – 286 с.
7. Berg P., Baltimore D., Boyer H.W., Cohen S.N., Davis R.W., Hognes D.S., Nathans D., Robin R., Watson J.D., Weissman W., and Zinder N.D. Potential biohazards of recombinant DNA molecules // Science. – 1974. – Vol. 185. – P. 303.
8. Franklin R.E. and Gosling R.G. Molecular Structure of Nucleic Acids – Molecular Configuration in Sodium Timonucleate // Nature. – 1953 Apr 25. – Vol. 171(4356). – P. 740–741.
9. Hunt-Grubbe Charlotte. The elementary DNA of Dr Watson // October 14, 2007 The Sunday Times.
10. Watson J.D. A passion for DNA: Genes, Genomes, and Society. – Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 2000. – 250 p.
11. Watson J.D. Avoid Boring People: Lessons from a Life in Science. – New York: Knopf, 2007. – 368 p.
12. Watson J.D. DNA: the secret of life. – New York: Knopf, 2003. – 446 p. (with A. Berry) – есть изд. 2004 г.
13. Watson J.D. Double helix: A Personal Account of the Discovery of the Structure of DNA. – New York: Atheneum, 1968.