возможных молекул.
Еще перед войной Бернал начал программу исследований рентгеновской дифракции белковых кристаллов. Как-то он наблюдал оптические свойства кристалла белка с помощью обычного микроскопа (вернее, не совсем обычного, а поляризационного). Кристалл находился на открытом предметном стекле вместе с каплей своего маточного раствора (раствора, в котором выращивали белковые кристаллы). Постепенно вода из раствора испарялась, так что в конце концов он высох. Когда это случилось, Бернал увидел, что его оптические свойства испортились – высохший, утративший форму кристалл проводил свет более беспорядочно. Бернал тут же сообразил, что необходимо держать белковые кристаллы влажными, и поместил кристалл в маленькую кварцевую трубочку, запечатанную специальным воском с обоих концов. К счастью, кварц создавал мало помех для наблюдения дифракции рентгеновских лучей на кристалле. Все предыдущие попытки получить фотоснимки рентгеновской дифракции на белковых кристаллах давали лишь расплывчатые кляксы на фотопластинке, потому что кристаллы успевали высохнуть на воздухе. К огромному восторгу всей лаборатории, влажный кристалл дал множество красиво расположенных пятнышек. Изучение структуры белков сделало первый решающий шаг вперед.
Перед тем как я впервые наведался к Максу Перуцу в Кавендишскую лабораторию, я прочел две его последних статьи, опубликованных в сборнике «Труды Королевского общества» (Proceedings of the Royal Society), – о его опытах с рентгеновской дифракцией на кристаллах одной из разновидностей гемоглобина. Гемоглобин – это белок, который переносит кислород в нашей крови и придает цвет красным кровяным тельцам, однако тот, который изучал Перуц, принадлежал лошади, поскольку конский гемоглобин образует такие кристаллы, которые особенно удобны для исследования рентгеновской дифракции. Ныне известно, что каждая молекула гемоглобина состоит из четырех сходных субъединиц, в каждой из которых более 2500 атомов, соединенных в четкую трехмерную структуру.
Поскольку рентгеновские лучи нельзя просто так сфокусировать, невозможно и получить рентгеновские снимки так, как мы получаем обычные снимки, собирая видимый свет с помощью линзы, или изображение на электронном микроскопе, фокусируя электроны. Однако можно подобрать такую длину волны рентгеновского излучения, которая примерно равна расстоянию между ближайшими атомами в органической молекуле. Поэтому характер рассеяния рентгеновских лучей молекулами может при благоприятных условиях дать исследователю достаточно информации, чтобы определить положение всех атомов в этой молекуле. Точнее, такая картинка показывает плотность электронов, окружающих каждый атом, которые, обладая очень малой массой, рассеивают рентгеновское излучение сильнее, чем более тяжелое атомное ядро. Кристалл необходим потому, что излучение, рассеиваемое одиночной молекулой, будет слишком слабым. Если попытаться обойти эту трудность с помощью длительной экспозиции, большая доза радиации вызовет слишком большое разрушение молекулы – она просто изжарится до того, как сможет рассеять достаточно излучения, чтобы его можно было наблюдать.
