Билл Брайсон - Краткая история почти всего на свете
Никто был не в состоянии понять, каким образом ДНК вообще могла передавать сообщения белкам. Ответом, как теперь мы знаем, является РНК, или рибонуклеиновая кислота, служащая между ними переводчиком. Это удивительная странность биологии: ДНК и белки не говорят на одном языке. Почти четыре миллиарда лет они служат выдающимся примером двустороннего взаимодействия в живом мире, и тем не менее они отзываются на несовместимые коды, как если бы одна сторона говорила на испанском, а другая на хинди. Для общения они нуждаются в медиаторе в виде РНК. Работая совместно с химическим секретарем, называемым рибосомой, РНК переводит информацию клеточной ДНК на язык белков339.
Однако к началу 1900-х годов, откуда возобновляется наш рассказ, мы были очень далеки от понимания этого и, в сущности, почти от всего остального, связанного с запутанным вопросом наследственности.
Ясно, что возникла необходимость во вдохновенном и умном экспериментировании, и, к счастью, время выдвинуло молодого ученого, обладавшего необходимыми качествами. Его звали Томас Хант Морган. В 1904 году, через четыре года после своевременного переоткрытия результатов экспериментов Менделя с горохом и почти за 10 лет до появления слова «ген», он целиком отдался исследованию хромосом.
Хромосомы были случайно открыты в 1888 году340 и получили такое название потому, что легко впитывали красители и тем самым были хорошо видны под микроскопом. К концу столетия появились обоснованные предположения, что они принимают участие в передаче наследуемых свойств, однако никто не знал, каким образом, да и действительно ли это так.
Объектом изучения Морган избрал дрозофилу, маленькую нежную плодовую мушку, официально называемую Drosophila melanogaster. Дрозофила известна большинству из нас как хрупкое бесцветное насекомое, которое, кажется, так и тянет утонуть в нашей выпивке. Как лабораторный материал они обладали определенными, довольно важными преимуществами: их почти ничего не стоило содержать и кормить, можно было размножать миллионами в молочных бутылках, от зарождения до половой зрелости им требовалось десять дней или меньше, и у них было всего четыре хромосомы, что заметно упрощало дело.
Работая в маленькой лаборатории (получившей известность как Fly Room — «мушиная комната») в корпусе им. Шермерхорна Колумбийского университета в Нью-Йорке, Морган со своей группой принялся за программу методичного разведения и скрещивания миллионов мушек (один биограф называет миллиарды, хотя это, вероятно, преувеличение), каждую из которых нужно было брать пинцетом и через ювелирную лупу изучать малейшие изменения в наследственности. Шесть лет они пытались вызывать мутации всеми способами, какие только приходили в голову — подвергали мушек радиоактивному и рентгеновскому облучению341, выращивали на ярком свету и в темноте, слегка поджаривали в термостатах, бешено крутили в центрифугах, — но ничто не действовало. Морган уже готовился было бросить это занятие, когда вдруг неожиданно появилась воспроизводимая мутация — мушка с белыми, а не красными, как обычно, глазами. После этого успеха Морган со своими ассистентами получили возможность вызывать полезные уродства, позволяющие проследить новое свойство в последующих поколениях342. Таким путем они смогли определить взаимосвязь между конкретными признаками мушек и отдельными хромосомами и в конечном счете более или менее убедительно доказать, что в основе наследственности лежат хромосомы.
Проблема, однако, оставалась на следующем уровне биологического лабиринта: загадочные гены и составляющая их ДНК. Выделить их и разобраться в них было куда более хитрым делом. Даже в 1933 году, когда Морган за свои труды удостоился Нобелевской премии, многие исследователи все еще не были убеждены даже в существовании генов. Как заметил в то время Морган, не было согласия «о том, что такое гены — нечто реально существующее или же чистый вымысел». Может показаться удивительным, что ученым приходилось бороться за признание физического существования чего-то важного для жизнедеятельности клетки, но, как пишут Уоллес, Кинг и Сэндерс в книге «Биология: Наука о жизни» (редчайшая вещь: приятный для чтения учебник), сегодня мы во многом в таком же положении относительно умственных процессов, таких как мысль и память. Разумеется, мы знаем, что они у нас есть, однако не знаем, в какую физическую форму они облечены, если такая форма вообще есть. Так очень долго было с генами. Мысль, что можно выдернуть один из них из вашего тела и забрать с собой для исследования, многим коллегам Моргана казалась такой же нелепой, как и мысль, что сегодня ученые могли бы взять первую попавшуюся мысль и исследовать ее под микроскопом.
Вполне достоверно было известно лишь то, что существует нечто, связанное с хромосомами, что управляло самовоспроизведением клеток. Наконец в 1944 году после пятнадцатилетних усилий группа ученых Рокфеллеровского института на Манхэттене во главе с блестящим, но нерешительным канадцем Освальдом Эвери успешно провела крайне сложный эксперимент, в ходе которого безвредный штамм бактерий был превращен в устойчиво заразный путем переноса чужой ДНК. Тем самым было доказано, что ДНК — это нечто большее, нежели пассивная молекула, и почти определенно она является активным фактором наследственности. Позднее биохимик Эрвин Чаргафф, уроженец Австрии, совершенно серьезно высказывался в том смысле, что открытие Эвери заслуживало двух Нобелевских премий.
К сожалению, против Эвери выступил один из его собственных коллег по институту, Альфред Мирски, упрямый, с тяжелым характером, приверженец идеи белка, сделавший все, что было в его силах, для дискредитации труда Эвери, включая, как говорили, давление на руководство Королевского института в Стокгольме, чтобы Эвери не присуждали Нобелевской премии. Эвери к тому времени было 66 лет, и он устал. Не в силах терпеть стрессы и споры, он оставил свой пост и больше не возвращался в лабораторию. Однако эксперименты в других местах безоговорочно подтвердили его выводы, и скоро началась гонка в поисках строения ДНК.
Если бы вы были любителем держать пари в начале 1950-х годов, то почти наверняка поставили бы на то, что ключ к структуре ДНК подберет выдающийся американский химик Лайнус Полинг из Калифорнийского технологического института. Полингу не было равных в определении строения молекул, он был пионером в области рентгеновской кристаллографии, техники, которая окажется решающей, когда потребуется заглянуть в сердцевину ДНК. За свою блистательную карьеру он удостоится двух Нобелевских премий (за достижения в области химии в 1954 году и премии мира в 1962 году), но что касается ДНК, он был убежден, что ее структура представляет собой не двойную, а тройную спираль, и так и не пошел по верному следу. Вместо него победа неожиданно досталась четверке ученых из Англии, которые не работали вместе, мало общались и большей частью были новичками в данной области.
Из этих четверых обычному представлению об ученом более всего соответствовал Морис Уилкинс, который значительную часть Второй мировой войны участвовал в создании атомной бомбы. Двое других, Розалинд Франклин и Фрэнсис Крик, выполняли правительственные задания — Крик занимался минами, Франклин работала в области добычи угля.
Самым необычным из всей четверки был Джеймс Уотсон, американский вундеркинд, который еще в детстве получил известность как участник очень популярной радиовикторины The Quiz Kids (и таким образом хотя бы отчасти явился прототипом героев «Франни и Зуи» и других книг Дж. Д. Сэлинджера) и в возрасте всего 15 лет поступил в Чикагский университет. В 22 года получил степень доктора философии и теперь работал в знаменитой Кавендишской лаборатории в Кембридже. В 1951 году он был неуклюжим 23-летним малым с поразительно живописной шевелюрой — впечатление такое, словно волосы притягивал расположенный за рамкой фотографии мощный магнит.
Крик был на 12 лет старше и еще без докторской степени, менее косматый и чуть небрежнее в одежде. Уотсон описывал его хвастливым, шумным, горячим спорщиком, нетерпеливым в разговоре с медлительным собеседником и постоянно куда-то спешившим. Ни у того, ни у другого не было специальной подготовки в области биохимии.
Они предположили — как оказалось, правильно, — что если определить форму молекулы ДНК, то можно было бы понять, как она делает свое дело. Они, казалось, надеялись достичь этого, работая как можно меньше, кроме как головой, и не делая ничего, кроме самого необходимого. Как игриво (хотя и чуть неискренне) заметил в своей автобиографической книге «Двойная спираль» Уотсон, «я надеялся, что загадку гена можно было распутать и без того, чтобы изучать химию». По существу, им никто не поручал работать с ДНК, а одно время было приказано прекратить эту работу. Уотсон вроде бы осваивал искусство кристаллографии; Крик, считалось, завершал диссертацию о дифракции рентгеновских лучей в крупных молекулах.
