Модель Крика и Уотсона

Как известно, любая новая гипотеза должна объяснить все доселе накопленные факты и указать пути постановки новых экспериментов. Только в этом случае она имеет возможность стать теорией. Гипотеза Крика и Уотсона вполне соответствовала всем этим требованиям. Несвязанные и даже порой противоречивые данные она смогла свести воедино, и они получили законченное объяснение.

Заманчиво, конечно, привести всю неумолимую логику, которую использовали Крик и Уотсон, чтобы обосновать свою модель. Каждый пункт их доказательства был не только строго, но и красиво обоснован. Но увы, приходится отказаться от этой попытки.

Итак, структура ДНК. Ученые предложили ее модель, удовлетворяющую и правилам Чаргаффа, и закономерности чередования сахаров с фосфатами, и совпадавшую с найденными размерами, и, самое главное, объясняющую ее роль хранителя наследственной информации. На левом рисунке изображена закрученная нить ДНК.

Закрученная нить ДНК (двойная спираль).

Из рентгенограмм следовало, что ДНК состоит из двух нитей, соединенных поперечными связями и закрученных друг около друга. Две нити видны и на этом рисунке. Правая сахарофосфатная цепочка, с торчащими вбок основаниями,— одна нить, и такая же левая сахарофосфатная цепочка, с основаниями, торчащими вбок,— вторая нить. Остается их завернуть одна вокруг другой, и получится первое подобие реальной нити ДНК.

Но ведь на самом деле ДНК составлена не из трапеций, кружочков и треугольничков, а из атомов и молекул, и, чтобы быть поближе к реальности, Крик и Уотсон поступили так, как и положено кристаллофизикам. Они сделали модель ДНК из разноцветных шариков, символизировавших разные атомы. Причем диаметры шариков были выбраны в соответствии с пропорциями диаметров атомов. Получилась изящная модель.

Шариковая модель ДНК

Прежде чем переходить к рассказу о том, как структура ДНК обеспечивает передачу информации, надо отметить еще одно очень важное обстоятельство. Согласно гипотезе Крика и Уотсона, основания соединялись в пару не как попало, а строго определенным образом. Аденин мог соединиться с тимином, и только с тимином, а гуанин с цитозином, и только с ним. Иначе быть не могло. Ведь все исследования говорили, что диаметр двойной спирали ДНК на всем ее протяжении равен 20 ангстремам. Оснозания служат сцепками, соединяющими две сахарофосфатные нити, а значит, чтобы эти две нити были отставлены одна от другой на одинаковые расстояния, длина всех сцепок должна быть одной и той же. Но если приставить аденин к тимину, а цитозин к гуанину, то получатся две сцепки равной длины. А такое соединение как раз отвечало правилу Чаргаффа А + Г=Т + Ц.

Следовательно, химическим, физическим и физико-химическим данным о структуре ДНК модель Крика и Уотсона соответствовала. Теперь надо было объяснить ее генетический смысл.