Ответ кроется в структуре молекулы. Ее наиболее изученный вариант, гемоглобин А, имеет форму четырехлистного клевера. Два из этих «листиков» образует белок под названием альфа-глобин, другие два – бета-глобин[445]. Центр каждого листика захватывает железосодержащее вещество под названием «гем», способное связывать кислород – эта реакция отдаленно напоминает контролируемое ржавление. Когда все гемы связываются с кислородом, гемоглобин компактизируется, как бы зажимая своими листиками кислородные молекулы внутри. При высвобождении кислорода белковая хватка слабеет. Отсоединение одной его молекулы координированно расслабляет все листики – почти как в детской головоломке работает вытаскивание главной детальки. Все четыре листика разворачиваются, и гемоглобин расстается со своим грузом. Контролируемое присоединение и отсоединение кислорода – цикл «ржавления» крови и очищения ее от «ржавчины» – позволяет эффективно снабжать ткани этим газом. Благодаря гемоглобину кровь переносит в 70 раз больше кислорода, чем могла бы транспортировать его просто в растворенном виде. От этого зависит и план строения позвоночных: если бы гемоглобин не смог доставлять кислород на дальние расстояния, мы вынужденно довольствовались бы маленькими и холодными телами. Проснувшись однажды утром, мы обнаружили бы, что превратились в насекомых.
Таким образом, гемоглобин выполняет свою функцию благодаря особой
Это определение физиологии – тончайшее соответствие между формой и функцией вплоть до молекулярного уровня – восходит еще к Аристотелю. Он видел в живых организмах лишь совершенные ассоциации машин. Средневековая биология отошла от этой традиции, выдумав присущие только живым существам «жизненные силы» и мистические жидкости – нечто вроде
В Королевском колледже любимым проектом Уилкинса был поиск трехмерной структуры ДНК. Если ДНК действительно носитель генов, то ее структура должна пролить свет на природу генов. Из-за жуткой экономичности эволюция растянула жирафу шею и довела до совершенства четырехрукие объятия гемоглобина, и та же самая экономичность должна была идеально подогнать форму молекулы ДНК под ее функции. Молекула гена обязана
Для расшифровки структуры ДНК Уилкинс решил воспользоваться набором биофизических техник, разработанных неподалеку, в Кембридже, и известных как рентгеновская кристаллография или рентгеноструктурный анализ. Чтобы в общих чертах понять суть метода, представьте, что вы пытаетесь определить форму крошечного трехмерного объекта – скажем, куба. Вы не можете ни увидеть этот куб, ни потрогать его грани – но у этого куба есть одно общее для всех физических объектов свойство: он отбрасывает тень. Представьте, что вы можете светить на куб под разными углами и фиксировать форму возникающих теней. Если световой луч упадет под прямым углом на одну из его граней, куб отбросит квадратную тень. Под косым лучом тень будет ромбической. Направьте источник света по-другому – и тень станет трапециевидной. Этот процесс трудоемок почти до абсурда – как вылепливание лица из миллиона силуэтов, – но зато работает: фрагмент за фрагментом, множество двумерных изображений можно собрать в трехмерную форму.
