ДНК. История генетической революции

Уотсон Джеймс

Особо прискорбно, что такой же жестокостью взглядов на вопросы семьи отличался и закон Джонсона – Рида, над разработкой которого усердно трудился Гарри Лафлин. Для многих евреев, спасавшихся от нацистских репрессий, США были первым и наиболее логичным направлением эмиграции, но ограничительно-расистская иммиграционная политика США вынудила многих отказаться от иммиграции в США. Мало того что закон о стерилизации послужил Гитлеру образчиком для его бесчеловечной программы; вмешательство Лафлина в иммиграционное законодательство означало, что США фактически отдают немецких евреев на растерзание нацистам.

В 1939 году, когда уже шла Вторая мировая война, нацисты стали практиковать эвтаназию. Стерилизация оказалась слишком обременительной. По мнению нацистов, кормить стерилизованных людей оказалось крайне обременительно, пациентов психиатрических

больниц также стали считать «дармоедами». В психиатрических отделениях начали распространять опросники, для заполнения которых собирались целые консилиумы врачей, от которых требовалось помечать крестиком тех пациентов, которых они считали «недостойными жить». Такие отметки достались 75 тысячам человек, поэтому была оперативно разработана технология массового уничтожения в газовых камерах. Впоследствии нацисты расширили категорию «недостойных жить», включив в нее целые этнические группы, например цыган, евреев. Холокост стал кульминацией нацистской евгеники.

В конечном итоге евгеника обернулась для человечества настоящей трагедией. Она катастрофически повлияла на нарождающуюся генетику – эта наука тоже оказалась запятнана. На самом деле, несмотря на авторитетность многих представителей евгеники, в частности Девенпорта, известные ученые критиковали это движение и отмежевывались от него. Альфред Рассел Уоллес, соавтор дарвиновской теории естественного отбора, в 1912 году клеймил евгенику как «обычное беспардонное вмешательство самодовольных фарисеев от науки». Томас Хант Морган, прославившийся исследованием плодовых мушек, «по научным соображениям» отказался от места в совете директоров бюро экспериментальной эволюции и евгеники в Колд-Спринг-Харборе. Раймонд Пирл из Университета Джона Хопкинса писал в 1928 году, что «сторонники ортодоксальной евгеники прямо противоречат фактам, максимально достоверным с точки зрения генетики».

Необходимо понимать, что евгеника утратила авторитет в научном сообществе задолго до того, как нацисты адаптировали ее для своих жутких целей. Ее «научная основа» была фальшивой, а социальные программы, имевшие евгеническое обоснование, – крайне предосудительными с общественной точки зрения. «Связь» евгеники и генетики не прошла незамеченной, к середине XX века научная генетика, в частности генетика человека, столкнулась с серьезным общественным неприятием. Когда в 1948 году я впервые прибыл в Колд-Спринг-Харбор, где ранее располагалось уже упраздненное к тому моменту бюро экспериментальной эволюции и евгеники, никто даже упоминать не решался «слово на букву Е» и не желал обсуждать прошлое собственной науки, хотя старые выпуски немецкого «Журнала о расовой гигиене» по-прежнему пылились на библиотечных полках этой лаборатории.

Понимая научную недостижимость и необоснованность евгеники, генетики надолго забросили масштабный поиск таких наследственных закономерностей, которые позволили бы описать поведенческие характеристики человека, будь то «слабоумие» по Девенпорту или «гениальность» по Гальтону, и сосредоточились на локализации генов и выяснении, как тот или иной ген функционирует в клетке. Когда в 1930-е и 1940-е годы появились новые, более эффективные методы изучения биохимических молекул в мельчайших деталях, наконец настало время подступиться к величайшей из биологических загадок: какова химическая природа гена?

Глава 2

Двойная спираль: это жизнь

Я увлекся генетикой, когда учился на третьем курсе в Университете Чикаго. До этого собирался быть натуралистом и планировал, что моя научная карьера пройдет вдали от каменных джунглей Южного Чикаго, где я вырос. Пересмотреть собственные увлечения меня заставила не личность авторитетного педагога, а маленькая книжка, вышедшая в 1944 году. Она называлась «Что такое жизнь?», и написал ее австриец Эрвин Шрёдингер, основатель волновой механики. В основе книги лежали несколько лекций, которые Шрёдингер годом ранее прочитал в Дублинском институте перспективных исследований. Меня заинтриговало, что великий физик нашел время написать книгу по биологии. В те годы я, как и большинство современников, считал химию и физику «настоящими» науками, а физики-теоретики казались мне научными патрициями.

Эрвин

Шрёдингер писал, что жизнь можно трактовать как систему хранения и передачи биологической информации. Соответственно, хромосомы считались просто носителями такой информации. Поскольку в каждой клетке приходится укладывать множество информации, она должна архивироваться в виде так называемого шифрованного наследственного кода, внедренного в молекулярную структуру хромосом. Таким образом, чтобы понять жизнь, нужно выделить эти молекулы и взломать их код. Шрёдингер даже полагал, что путь к постижению жизни лежит через поиски гена, это особый путь, который может вывести нас за пределы законов физики в том виде, в каком мы их понимаем. Книга Шрёдингера оказала на нас большое влияние. Многие из тех, кто затем сыграл роли в первом акте великой драмы под названием «молекулярная биология» (в том числе Френсис Крик, сам когда-то изучавший физику), прочли книгу «Что такое жизнь?» и были ею впечатлены.

Книга Эрвина Шрёдингера вызвала у меня самый живой интерес, поскольку я также был заинтригован сущностью жизни. В то время все еще оставались ученые, хотя и в меньшинстве, полагающие, что основа жизни – это жизненная сила, эманация Всемогущего Бога. Но, как и большинство моих учителей, я презирал идею витализма как таковую. Если именно эта «жизненная» сила была движущим механизмом в игре природы, то вряд ли стоило надеяться познать и саму жизнь научным методом. В то же время мне крайне импонировала идея, что жизнь может передаваться как некий секретный код, записанный в виде свода инструкций. Как молекулярный код может быть столь филигранным, чтобы передавать все чудесное многообразие живого мира? И какая молекулярная уловка позволила бы при каждом удвоении хромосом обеспечить точное копирование этого кода?

В тот момент, когда Шрёдингер выступал в Дублине со своими лекциями, большинство биологов полагало, что основными переносчиками генетической информации в конце концов окажутся белки. Белки – это молекулярные цепочки, слагаемые из 20 различных строительных блоков, именуемых аминокислотами. Поскольку варианты перестановки аминокислот в такой цепочке практически бесконечны, белки, в принципе, вполне могли кодировать информацию, обеспечивающую индивидуальность и биоразнообразие. На тот момент ДНК не рассматривалась всерьез как носитель «генетического кода», пусть даже этот код локализовался исключительно в хромосомах (о чем было известно уже около 75 лет). В 1869 году Фридрих Мишер, швейцарский биохимик, работавший в Германии, смог выделить из пропитанных гноем бинтов, добытых в ближайшей хирургической больнице, особое вещество, которое он назвал «нуклеин». Поскольку гной состоит преимущественно из лейкоцитов, в которых (в отличие от эритроцитов) есть ядра и, соответственно, хромосомы, содержащие ДНК, Фридрих Мишер наткнулся на хороший источник ДНК. Открыв впоследствии, что «нуклеин» встречается исключительно в хромосомах, Мишер понял, что совершил по-настоящему крупное открытие. В 1893 году он писал: «Наследственность обеспечивает непрерывную передачу форм от поколения к поколению, и этот механизм работает даже глубже, чем на уровне химических молекул. Он заключен в структурировании атомных групп. В данном случае я также являюсь приверженцем химической теории наследования».

Физик Эрвин Шрёдингер, чья книга «Что такое жизнь?» подвигла меня заняться исследованием генов

Но даже спустя целые десятилетия возможностей химии еще не хватало для анализа колоссальной и невероятно сложной молекулы ДНК. Только в 1930-е годы выяснилось, что ДНК – это длинная по размерам молекула, в которой содержится четыре разновидности химических оснований: аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц). Однако на момент дублинских выступлений Шрёдингера по-прежнему было неясно, как устроены химические связи между этими белковыми субъединицами молекулы (так называемыми дезоксинуклеотидами). Также оставалось загадкой, могут ли различаться последовательности четырех оснований в разных молекулах ДНК. Если в ДНК действительно скрывался шрёдингеровский «генетический код», то эта молекула должна была бы существовать в бесчисленно разнообразных формах. Но на тот момент еще продолжала обсуждаться версия о том, что последовательность нуклеотидов вроде А-Г-Т-Ц может повторяться по всей длине ДНК.