Вторая часть моего рассказа — о том, как, оттолкнувшись от исследования структуры простых веществ, я занялся структурой самых сложных — белков. Произошло это два года спустя.
Проблема структурного анализа белков и теперь еще не решена, мы начинаем лишь проникать в ее суть. А в те годы она была почти полностью загадкой. Значение белка было уже общепризнанно. Энгельс говорит о жизни как о способе существования белковых тел. И белки эти — вещества невероятной сложности, с десятками тысяч атомов в каждой молекуле — представляли неустранимую проблему не только для химиков, но и для кристаллографов.
Белки — вещества кристаллические, они рассматривались как таковые еще в начале девятнадцатого века; было обнаружено, что многие простые семенные экстракты дают, постояв, очень хорошие кристаллы. Кристаллы гемоглобина (кровяного красящего вещества) известны издавна. А когда современный, вооруженный рентгеном, кристаллограф видит кристалл, он тут же стремится раскрыть его структуру — хочет, поместив в рентгеновскую камеру, получить на снимке дифракционную картину. Можно уверенно предположить, что с 1913 года, со времени открытия Брегга, многие уже пытались получить рентгенограмму белков — но совершенно безрезультатно. Белковые кристаллы — отличные с виду кристаллы, с плоскими гранями и острыми ребрами, — вместо картины, отражающей кристаллическую решетку, давали на снимке мутное пятно. Я чувствовал, что в этот странный результат требуется внести ясность. Но у меня не было кристаллов. Хотя мне и случалось порой увидеть под микроскопом мельчайший кристаллик белка, но действительно годных кристаллов не попадалось. Я часто слышал о хороших белковых кристаллах, но всякий раз оказывалось, что кристаллы растворились или выброшены — что их уже нет.
У белковых кристаллов отмечена и другая странность, дававшая повод утверждать, что они, собственно, вовсе не кристаллы. Дело в том, что они нарушают первейший закон кристаллографии — о постоянстве углов между гранями кристаллов. В белковых кристаллах угол способен меняться: иногда он острый, иногда тупой. Кристалл то так, то этак расширяется, сжимается в различных направлениях; многие поэтому считали, что имеют дело с лжекристаллами, мнимыми кристаллами, и, стало быть, неудивительно, что снимок не дает желанного результата. Я же продолжал держаться мнения, что результат достижим, и твердил об этом встречному и поперечному во всех лабораториях, где я бывал, — но сам не ждал, что из этих разговоров выйдет толк. Однако толк вышел.
В нашей первой поездке в Советский Союз (в 1931 году) участвовал молодой химик Глен Милликэн — альпинист, парень очень предприимчивого склада. К большой нашей печали, он позднее погиб при восхождении. Было крайне трудно обуздывать его туристские порывы, он то и дело пропадал куда-то, но в критический момент всегда оказывался налицо. Ему, одному среди немногих, удалось даже, по-моему, в те времена пройти в Кремль без пропуска! Он был так мило напорист, что ему почти всегда все удавалось. Ярый любитель странствий, Милликэн путешествовал обычно налегке, с одним рюкзаком.
Как-то он со своим рюкзаком отправился из Москвы в Ленинград ночным экспрессом, не делающим в пути остановок. В те годы ездить было сложно, Милликэн ехал в жестком общем. Приняв меры предосторожности — застропив рюкзак за стойку полки, — он подмостил его под голову и уснул. Ночью вскинулся — рюкзака нет! Кто-то стащил, перерезав рюкзачный ремень бритвой. Другие отнеслись бы к пропаже философски, махнули рукой — но не Милликэн. Он поднял на ноги проводников, обошел, обыскал с ними весь поезд от первого вагона до последнего, тревожа среди ночи пассажиров. Переполоха было много, но рюкзака — ни следа. Однако Милликэна это не обескуражило; раз в вагонах нет, сказал он, значит надо искать на вагонах. И через окно взобрался на крышу. Там действительно рюкзак нашелся — вместе с другими крадеными вещами оказался привязан к вентилятору. Этот эпизод хотя и не имеет отношения к белковым кристаллам, но говорит кое-что о человеке, который мне их раздобыл, об его упорстве и предприимчивости.
Лето 1934 года Милликэн провел в горном походе, в северной Лапландии. Возвращаясь через Стокгольм, он задержался там в лаборатории Сведберга, великого создателя ультрацентрифуги, позволяющей определять размеры белковых молекул. Разговаривая с кем-то из сотрудников и, по своей привычке, оглядывая лабораторию, Милликэн заметил, что на стеллаже наверху что-то блеснуло.
— Что в той склянке? — поинтересовался он. Никто не помнил уже; взглянули на ярлык. Там оказался пепсин — пищеварительный желудочный фермент, которым занимался в свое время Павлов. Этот пепсин давно стоял на полке, позабытый, и достоялся до кристаллизации, причем кристаллы образовались не микроскопические, а крупные, издали заметные глазу. Милликэн вспомнил, что мне нужны хорошие кристаллы, и попросил несколько штук. Ему извлекли оттуда несколько кристаллов, опустили в пробирку, залили пепсинной жидкостью из склянки, и Милликэн сунул пробирку в карман.
В Кембридже он прямиком явился ко мне и вручил пробирку с кристаллами. Я крайне обрадовался и подумал: «Ну, теперь добьюсь рентгенограммы!» Вынув один кристалл, я поместил его в рентгеновскую камеру, сделал снимок. И ничего не увидел на снимке — ровно ничего нужного мне! Сейчас-то я не сомневаюсь, что, пристально всмотревшись, я заметил бы кое-что; но я не знал тогда, во что и всматриваться. Велико было мое разочарование. А ведь на этот раз есть все требуемое. Есть кристаллы; кристаллы вызывают дифракцию рентгеновых лучей; дифракции не обнаружилось. Что-то, значит, у меня не так. Что же именно? Разве лишь то, что я вынул кристалл из его естественной среды. Мелькнула мысль, что надо исследовать кристалл в жидкости, где он растет. Выбрав тоненькую пробирку, я принялся выуживать этим странным сачком — вернее, черпаком — один из кристаллов. Зачерпнул его вместе с жидкостью, закупорил пробирку, сделал снимок — и, к моему изумлению и восторгу, получил прекрасную дифракционную картину.
Это явилось лишь началом очень длинной истории, но уже оно показало, что белковые молекулы обладают вполне правильным пространственным порядком. Теперь, когда мы знаем это, десятки исследователей пытаются разрешить загадку расположения атомов. Дело это долгое, продвигается оно усилиями многих. Мы, в нашей лаборатории, помогаем двигать его, решать проблему расположения атомов в кристалле. Но не о том мой рассказ. Я хотел только проиллюстрировать, как возникают научные открытия. Может показаться, что это целиком вопрос удачи, случая, — и, в известном смысле, так оно и есть. Но, как в притче об отце, сыновьях и зарытом среди поля золоте, удача приходит лишь тогда, когда знаешь, где искать, и когда ты готов копать без устали и не теряя надежды.
