«Не являются ли рентгеновские лучи особой формой невидимого света?» – заинтересовался немецкий физик Макс фон Лауэ. К тому времени уже было хорошо известно, что при прохождении через кристаллы световые лучи преломляются. Будут ли рентгеновские лучи вести себя так же? Фон Лауэ направил узкий пучок рентгеновских лучей на кристалл сульфата меди, окруженный фотографическими пластинками, чувствительными к воздействию рентгеновского излучения. Ученый заметил, что лучи действительно отклонялись, что доказывало, что они распространяются в пространстве в форме волн так же, как и свет. Дифракция волн создала на фотографических пластинках особую картину, узор, природу которого фон Лауэ не смог расшифровать. Но там, где потерпел неудачу фон Лауэ, преуспели Вильям Брэгг и Лоуренс Брэгг (отец и сын).
Они предположили, что рисунок, полученный на фотопластинках, был результатом отражения рентгеновских лучей от плоскостей атомов в кристалле. Рассуждая от противного, Брэгги предположили, что по этому дифракционному рисунку можно определить расположение атомов или ионов в кристалле. Если атомы объединены в молекулы, то рентгеновские лучи могут помочь установить их структуру.
Для наглядности представим себе следующую аналогию: рассмотрим тень, которую отбрасывает освещенный лучом света предмет неизвестной формы, помещенный в темную комнату. Изменяя положение источника света, можно менять форму тени, отбрасываемой предметом. Собрав все изображения теней, можно, путем расчетов восстановить трехмерную форму изучаемого предмета. Такова, в упрощенном виде, основная идея, лежащая в основе «рентгеновской кристаллографии», одного из мощнейших методов аналитической техники. Сведения о точной молекулярной структуре вещества являются ключом к предсказанию его химических и биологических свойств.
Этот рассказ подвел нас вплотную к «тайне жизни», которая заключается в ДНК и ее знаменитой двойной спиральной структуре. Определение этой структуры стало фундаментом открытия тайны генетики, открыло путь к технологиям рекомбинантной ДНК и к потенциальной возможности замены химиотерапии целенаправленными манипуляциями с генами. Имена Фрэнсиса Крика и Джеймса Уотсона неразрывно связаны с открытием структуры ДНК, так как это именно они впервые использовали шарики и стержни для построения точной трехмерной модели молекулы. Не так широко известно, что Крик и Уотсон разделили Нобелевскую премию с физиком Морисом Уилкинсом, который первым высказал мысль о возможности рентгеноструктурного исследования ДНК, и чья лекция направила интерес Уотсона на исследование ДНК.
