«Це не петля, це спіраль»
Молекула ДНК — один із найвпізнаваніших символів науки. Її зображають на обкладинках наукових журналів та рекламних буклетах, показують у фільмах та науково-популярних роликах на ютубі. Навіть ті, хто не цікавиться наукою, багато разів бачили яскраві ілюстрації подвійної спіралі. Але чи завжди ці ілюстрації правильні? Навряд чи. Інтернет переповнений спотвореними зображеннями ДНК, а художники часто нехтують фундаментальними особливостями її структури. Багатьом, звісно, байдуже, який вигляд має подвійна спіраль, але для деяких науковців помилкові зображення — це те саме, що розповіді про життя білих ведмедів в Антарктиді.
Існують три основні форми ДНК: А-, B- і Z-форми. Усі вони є хіральними. Хіральність — це властивість об’єкта бути несумісним зі своїм дзеркальним відображенням. Форми A і B — правозакручені, а форма Z — лівозакручена1.
Структури А-, В-, і Z-форм. Автор зображення Richard Wheeler2
Майже завжди на зображеннях ми бачимо B-форму, адже вона є найпоширенішою в живих організмах і саме її знає більшість людей. В-форма зображена на знаменитому «Фото 51» Розалінд Франклін і лягла в основу моделі подвійної спіралі, яку в 1950-х прославили Джеймс Вотсон, Френсіс Крік та Моріс Вілкінс3. Хоч В-форма закручена вправо, автори зображень інколи ігнорують цей момент і, на жаль, закручують її вліво. Це помилка, адже дзеркальної В-форми взагалі не існує, і з хімічної та біологічної точки зору вона не має сенсу; якби ми замінили правозакручену ДНК у своїх клітинах на лівозакручену, ферменти, які зчитують і копіюють нашу ДНК, не могли би її розпізнати або взаємодіяти з нею. За словами генетика Адама Радерфорда, правозакручена В-форма ДНК — один із ключових доказів спільного походження всього живого на Землі. Він підкреслює, що дзеркальна версія могла б існувати, але, схоже, приблизно 4 мільярди років тому випадок підкинув свій жереб, і відтоді всі форми життя успадкували саме правозакручену ДНК4.
«Гену релігійності, алкоголізму чи свободолюбства не існує». Інтерв’ю з генетиком Адамом Радерфордом
Лівозакручена ДНК настільки поширена, що не раз з’являлася на обкладинках наукової літератури. Наприклад, її малювали на палітурці першого британського видання книжки Джеймса Вотсона «The Double Helix»1. Також лівозакручену подвійну спіраль можна побачити на обкладинці журналу Nature від 9 вересня 2010 року5. І куди ж без прикладу з української видавничої сфери: лівозакручена ДНК прикрасила підручник з біології для 9 класу.
Книга Джеймса Вотсона «The Double Helix»1, обкладинка Nature від 9 вересня 2010 року5, підручник з біології6
Генетик Майкл Айзен, коментуючи зображення на обкладинці Nature, у листі до видання писав:
«Не міг не помітити, що на обкладинці вашого випуску зображена лівозакручена молекула ДНК. Однак у структурі, яку Джеймс Вотсон і Френсіс Крік першими запропонували на сторінках вашого журналу, ланцюги ДНК утворюють правозакручену спіраль. Пропоную розмістити цей ескіз ДНК — мабуть, найзнаковіше зображення, яке коли-небудь з’являлося в Nature, — на найвиднішому місці у ваших кабінетах, щоб у майбутньому уникати таких прикрих помилок»7.
У 2019 році провідний журнал у галузі генетики The American Journal of Human Genetics (AJHG) випустив номер із зображенням лівозакрученої ДНК. Кому ж, як не їм, знати, як правильно зображати подвійну спіраль? Після обурливих реакцій науковців8 редакція журналу прокоментувала ситуацію:
«Багато читачів звернули увагу на нашу помилку: на обкладинці листопадового номера зображено лівозакручену подвійну спіраль. Ми просимо вибачення за цей прикрий недогляд і вже працюємо над якнайшвидшою заміною обкладинки. Проте нас завжди цікавило, скільки людей насправді розглядають обкладинку. Тепер знаємо!»9.
Обкладинки журналу The American Journal of Human Genetics з ДНК10 та оновлена11
Біолог Том Шнайдер створив цілий сайт, на якому багато років поспіль збирає зображення лівозакрученої ДНК12. Відвідавши його «Галерею слави лівозакрученої ДНК», ви знайдете сотні випадків, коли подвійну спіраль малювали спотворено. Левова частина прикладів — це не випадкові стокові картинки з інтернету, а зображення, які безпосередньо стосуються лабораторій, інститутів та навчальної періодики. На своєму сайті Шнайдер іронічно пише, що лівозакручені ДНК поступово захоплюють світ.
Якщо на зображенні ДНК вам важко зрозуміти, у який бік вона закручена, ось кілька корисних порад. Біохімік Лоренс Моран радить уявити, що ДНК — це гвинтові сходи13. Якщо під час спуску ви повертаєте праворуч, значить, ДНК є правозакрученою. Можна ще уявити підйом — якщо, йдучи вгору, ви притримуєтеся правою рукою, то ДНК також правильна14. Спробуйте потренуватися на зображенні нижче.
Монета «150 років Одеському національному університету імені І. І. Мечникова»15
Так, ви правильно з’ясували: на монеті увічнили лівозакручену ДНК. Її випустив Національний банк України у 2015 році, присвятивши її Одеському національному університету імені І. І. Мечникова15. З іншого боку, нумізмати завжди цінували монети з особливостями.
Можна, звісно, припустити, що художники свідомо зображають лівозакручену Z-форму. Але, по-перше, всі ми чудово розуміємо, яку саме ДНК малюють. По-друге, Z-форма трапляється вкрай рідко й за особливих умов, до того ж вона має зовсім іншу структуру — її ланцюги не плавні, а йдуть зиґзаґом1. Власне, звідси й назва: Z — від «zigzag»16.
Заради справедливості варто зазначити, що не всі науковці поділяють прискіпливий погляд на зображення ДНК17. Вони зазначають, що не так уже й важливо, у який бік вона закручена на зображеннях. Мовляв, завжди можна згадати про Z-форму — та й по всьому.
Але автори зображень нехтують не лише напрямком закручування. Досить часто можна зустріти ілюстрації, на яких порушено принцип комплементарності. У ДНК азотисті основи з’єднуються в пари строго визначено: аденін утворює пару з тиміном, а гуанін — із цитозином (А-Т і Г-Ц). Проте на багатьох ілюстраціях азотисті основи з’єднані довільно18. Ба більше, оскільки їх позначають кольорами, трапляються випадки, коли азотисті основи розфарбовані усіма кольорами веселки.
Наступна деталь, яку художники доволі часто переінакшують, — кількість пар на виток. B-форма має 10–10,5 пар (А-форма має 11, Z-форма — 12)19, але на багатьох зображеннях кількість «сходинок» абсолютно випадкова20. На обкладинці того ж Nature якось зобразили приблизно 20 пар21.
Некоректні зображення ДНК на обкладинках Nature21, The Deeper Genome20, DNA Repair22
Також варто згадати і про жолобки. У ДНК вони мають різні розміри: один широкий, а інший — вужчий. Генетикиня Елізабет Фішер пише, що жолобки надзвичайно важливі для функціонування молекули, і дуже прикро, коли подвійну спіраль малюють симетричною, не показуючи її справжню складність23. Такий символ широко використовують на логотипах лабораторій і в рекламі. І це, здавалося б, має свідчити про серйозну науку, але є якась іронія в тому, що схема ДНК неправильна. Фішер зазначає, що для науковців, які увесь робочий час витрачають на розуміння функцій ДНК, прагнення до достовірності має стояти попереду графічних міркувань.
Джерело24
Ймовірно, після цієї статті ви інакше дивитиметеся на зображення ДНК; якщо навчитеся помічати, у який бік вона закручена, то далі важко не звертати на це увагу. Отримали брошуру з рекламою генетичних тестів, на якій B-форма закручена ліворуч, а гуанін утворює пару з аденіном? Будьте обачні. І пам’ятайте: найкращий дизайн завжди ґрунтується на достовірності.
