НЕВЕРОЯТНО - НЕ ФАКТ

МАСШТАБ — СТО МИЛЛИОНОВ

Во время второй мировой войны наша страна и Аме­рика находились далеко не в равном положении. Отно­сительно скромное участие США в войне разрешало им не только не свертывать, но даже развивать тео­ретические научные исследования, которые не име­ли непосредственного отношения к военному потен­циалу.

Совсем не так было у нас. Исследования, не работав­шие на оборону, были прекращены, и лаборатории, по­вернуть которые на военные дела было невозможно, под­держивались в состоянии своего рода анабиоза. Их не закрывали, так как помнили, что наступит победный ко­нец войне, и мирились с тем, что некоторые силы, необ­ходимые потом, существуют в состоянии спячки. Два - три научных работника, представляющие ту или иную область, сохранялись так, как в голодные годы берегут семена будущего урожая...

Вернувшись к науке после войны, я продолжал пре­рванную работу так, будто не было четырехлетнего пере­рыва. Но, конечно, все мы очутились в весьма невыгод­ной по отношению к нашим заокеанским коллегам пози­ции. Они ушли вперед.

Чтобы ликвидировать отставание в тех областях науки, которые были необходимы для сохранения нашей страной ее высокого положения на мировой арене, были отпущены огромные средства. Что же касается физиков, работа которых не имела отношения ни к атомной энер­гии, ни к полупроводникам, то им пришлось занимать­ся в основном разработкой теорий, поскольку для этой цели нужны лишь бумага да карандаш и можно, хотя и с сожалением, обойтись без дорогостоящей аппарату­ры. А что, если добавить к письменным принадлежно­стям несколько килограммов воска, газовую горелку и пару металлических формочек? Зачем? Да чтобы изго­товлять шарики, которые должны были изображать ато­мы в масштабе один к ста миллионам, и из них строить модели молекул.

Как выглядит модель молекулы? Представим себе модель молекулы нафталина. В масштабе сто миллио­нов один ангстрем превращается в сантиметр, и моле­кула нафталина, состоящая из восемнадцати атомов, умещается на ладони. Красивая молекула. Глядя на такие модели, можно поразмыслить над тем, как мо­лекулы упаковываются в твердом теле, увидеть и по­нять, как такая молекула повернута по отношению к соседней и как подходит к ним третья молекула.

Возясь с моделями, можно убедиться, что проще со­брать из моделей структуру и вместо словесного описа­ния привести фотографии. Но сколько надо было прило­жить усилий, чтобы в кустарных условиях наладить от­ливку шариков, готовить из них срезы, скреплять все это воедино, сверлить в них отверстия, чтобы они наде­вались на стерженьки, укреплять молекулы на штативах, чтобы можно было их поворачивать друг к другу под любыми углами.

Года через два работа с моделями начала прино­сить плоды. Результат был ощутимый и окупал затра­ченные труды с лихвой. Рассматривая упаковки орга­нических молекул в кристаллах для тех немногих случаев, где характер взаимного расположения моле­кул был заранее установлен, удалось подметить важ­ный закон: оказалось, что молекулы упаковываются плотнейшим образом. Для проверки этой гипотезы нужно было предсказать упаковку молекул в структу­рах, которые были еще неизвестны. Это было сделано, и последующие опыты подтвердили справедливость принципа, обладающего большой эвристической цен­ностью.

Так наметился новый путь поиска неизвестной структуры, и стало ясно, что молекулярные модели являются не только наглядным пособием, но и сред­ством исследования.

В конце сороковых годов в жизнь начали входить синтетические полимерные материалы. Поскольку насе­ление планеты стало одеваться в нейлон и капрон, другие же синтетические вещества приобрели важней­шее значение в промышленности, то их структура ста­ла предметом исследования многих лабораторий мира. Прежде всего по этой причине, а также потому, что полимерные вещества обладали рядом особенностей, интересных для естествоиспытателей, на эти работы стали отпускать побольше средств.

Молекулы полимерных материалов — это молеку­лы-гиганты. Большей частью они представляют собой линейные последовательности, цепочки атомов, дости­гающие иногда феноменальной для мира атомов дли­ны — порядка микрона.

С самого начала казалось очевидным, что представ­ления о молекуле как о физическом теле помогут ре­шить множество вопросов в химии молекул-гигантов. На одном из первых всесоюзных съездов, посвященных этим веществам (начало пятидесятых годов), я демон­стрировал свои игрушки, изображавшие полиэтилено­вые молекулы. Каждая из них была длиной с полметра. Она изгибалась и крутилась как змейка, ибо (это сле­довало из многих фактов) части ее, соединенные орди­нарной химической связью (одним валентным штри­хом), могли поворачиваться около линии этой связи. Таких «шарнирных» связей в молекуле много, поэтому она и извивается, принимая самые причудливые фор­мы. Показывалось много моделей, и все они опровер­гали бытовавшее тогда мнение, будто в полимерных материалах цепи молекул беспорядочно перепутаны. Перекручивая модельки, можно достаточно убедитель­но показать, что, во-первых, в спутанных цепях неми­нуемо образуется огромное число больших пустот, отче­го сильно уменьшается плотность вещества (а это про­тиворечит опыту), и, во-вторых, невозможно объяснить поведение легко кристаллизирующихся полимеров та­ким допущением.

Как выяснилось позже, очень интересное примене­ние молекулярным моделям нашел Полинг. В его ла-

боратории систематически исследовались структуры аминокислот. В процессе этого исследования, а также для иллюстрации полученных результатов широко использовались объемные модели молекул. Белок, как известно, построен из последовательно соединенных аминокислотных остатков. Что может быть естествен­нее попытаться собрать из моделей аминокислот кусо­чек белковой молекулы?

Эта задача была выполнена Полингом в начале пятидесятых годов. Из срезанных шариков-атомов,

.скрепленных друг с другом стерженьками, была собра­на так называемая альфа-спираль. Полинг показал, как изящно и непринужденно складываются атомы в устойчивое спиральное образование. Из этой модели следовали геометрические размеры: шаг спирали,

диаметр спирали, которые могли быть сверены с дан­ными рентгеноструктурного анализа уже не аминокис­лот, а самих белковых молекул.

Работы по упаковке молекул и работы Полинга по изучению формы молекул подхватили многие исследо­ватели. К этому времени уже не надо было доказывать, что успешная работа в области исследования структуры сложных органических веществ должна состоять из комбинации рентгеноструктурного анализа и работы с моделями. Но все же деление структурщиков на «ри­гористов» и «авантюристов» сохранилось. Одни иссле­дователи полагали, что модели надо использовать лишь для проверки результатов, полученных строгим акаде­мическим путем, другие считали, что решение сложных проблем обязательно надо начинать с моделей.

При определении структуры гена встретились иссле­дователи обоих кланов, и проблема в конечном счете была решена атакой с двух сторон.