Краткая история почти всего на свете

Хромосомы были случайно открыты в 1888 году [340] 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.

340

В 1888 г. немецкий анатом В. Вальдейер предложил сам термин «хромосомы», а впервые наблюдал их в ядре клетки немецкий гистолог Вальтер Флемминг в 1872 г.

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 облучению [341] , 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 поколениях [342] . 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.

341

Влияние на мутации радиоактивного и рентгеновского излучения было открыто значительно позднее. В частности, влияние рентгеновского излучения открыл в 1926 г. ученик Моргана Герман Мёллер, которому в 1946 г. была присуждена за это Нобелевская премия.

342

Наследуемые мутации появились в экспериментах почти сразу. Достижение Моргана состоит не в этом, а в том, что он выявил связи между различными мутациями. Некоторые признаки, как правило, наследовались вместе. Моргану удалось объединить их в 4 группы и доказать их связь с 4 парами хромосом дрозофил. Кроме того, на основе своих данных он выдвинул поразительную догадку о линейном расположении генов внутри хромосом.

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.

Хотя почти все заслуги в решении загадки ДНК в популярных описаниях отводятся Крику и Уотсону, их успех в решающей степени зависел от экспериментальных работ их конкурентов, результаты которых, по тактичному выражению историка Лайзы Жарден [343] , были добыты «по счастливой случайности». Крика и Уотсона далеко обогнали, по крайней мере, вначале, двое научных сотрудников из Королевского колледжа в Лондоне, Уилкинс и Франклин.

Уроженец Новой Зеландии Уилкинс был крайне застенчив и скромен. В 1998 году в передаче американской общественной телекомпании Пи-би-эс об открытии структуры ДНК — блестящем достижении, за которое он разделил в 1962 году с Криком и Уотсоном Нобелевскую премию, — ухитрились полностью обойти его вниманием.

343

Лайза Жарден (Lisa Jardine) — специалист по интеллектуальной истории эпохи Возрождения, директор Центра обработки жизнеописаний и писем при Лондонском университете. Она также регулярно выступает на телевидении, радио и в печати.

Самой загадочной фигурой из всех них была Франклин. Далеко не лестно изображая ее в «Двойной спирали», Уотсон характеризует Франклин как недалекую, замкнутую, необщительную от природы женщину и — что, кажется, особенно раздражало его — чуть ли не вызывающе непривлекательную. Он допускал, что она «была недурна собой и могла бы выглядеть довольно шикарно, прояви она каплю интереса к одежде», но здесь она не оправдывала никаких надежд. Она даже не пользовалась губной помадой, удивлялся он, хотя в одежде «полностью демонстрировала вкус, присущий английским инфантильным "синим чулкам"»*.

– --

* (В 1968 году издательство «Гарвард юниверсити пресс» отказалось печатать «Двойную спираль», после того как Крик и Уилкинс высказали недовольство характеристиками упоминавшихся там лиц, которые Лайза Жарден назвала «необоснованно оскорбительными». Цитируемые выше описания приводятся в выражениях, употреблявшихся Уотсоном после того, как он смягчил свои замечания.)

Однако у нее были действительно самые лучшие из имевшихся изображений возможной структуры ДНК, полученные методом рентгеновской кристаллографии, техники, которую усовершенствовал Лайнус Полинг. Кристаллография успешно применялась для определения положений атомов в кристаллах (отсюда «кристаллография»), но молекулы ДНК были куда более капризным предметом. Одной Франклин удавалось получать хорошие результаты, но, к постоянному раздражению Уилкинса, она отказывалась делиться добытыми ею сведениями.