Космические сыщики
Шрифт:
– Взрыв, породивший Вселенную, сопровождался вспышкой мощного электромагнитного излучения самых коротких длин волн. Это было очень горячее облако излучения – или облако излучения очень горячего тела – самой Вселенной. По мере своего расширения это облако остывало, а Вселенная превращалась в практически пустое тёмное место с островами из звёзд. Спустя миллиарды лет после Большого взрыва его тепловое эхо очень сильно остыло, и его стали называть «реликтовым», то есть «оставшимся от прошлых времён». Согласно оценкам Гамова, Альфера и Хермана, оно должно быть аналогично излучению чёрного тела с температурой всего в несколько градусов Кельвина.
Галатея задала уточняющий вопрос:
– То есть сейчас Вселенная светится как лампочка Планка, но очень холодная?
– Да.
Известный физик Стивен Вайнберг написал в своей знаменитой книге «Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной»: «Гамов, Альфер и Херман заслуживают колоссального уважения, помимо всего прочего, за то, что они серьёзно захотели воспринять раннюю Вселенную и исследовали то, что должны сказать известные физические законы о первых трёх минутах».
Джон Мазер, нобелевский лауреат 2006 года, получивший премию за исследования реликтового излучения, подробно обсуждает труды группы Гамова в книге «Самый первый свет», написанной вместе с Бослоу.
Во-первых, он отмечает его популярные книги:
«В 40-х годах Гамов, живя в Соединенных Штатах, стал хорошо известным за его популярные книги по физике и астрономии, такие как „Мистер Томпкинс в Стране Чудес“, „Раз, два, три… бесконечность“ – книги, которые вдохновили многих юных, включая меня, стать астрономами и физиками».
Во-вторых, он говорит о том, что Гамов, Альфер и Херман были реальными кандидатами на Нобелевскую премию за предсказание реликтового излучения и оценку его температуры, и детально обсуждает, почему этого не произошло.
Никки отметила:
– Я специально изучала историю открытия реликтовых излучений, потому что меня очень интересует реликтовое гравитационное излучение, таящее немало загадок. Жаль, что группа Гамова не получила заслуженного признания за вклад в изучение древнейшего света Вселенной. Одной из причин этого была репутация Гамова, неутомимого шутника и любителя розыгрышей, далеко не всегда безобидных. Так, написав со своим студентом Альфером статью, он ради шутки вставил соавтором и физика Бете, чтобы первые буквы фамилий дали последовательность первых букв греческого алфавита: Альфер, Бете, Гамов. Более того, он уговаривал Хермана сменить фамилию на Дельтер и стать четвертым в статье, но тот почему-то наотрез отказался…
Когда Гамова избрали членом Американской академии наук, он прислал в журнал академии научную статью по биологии, соавтором которой указал мистера Томпкинса – юмористического персонажа своих научно-популярных книг. Академия под благовидным предлогом отклонила статью – кстати весьма интересную, вполне нобелевского уровня. Тогда Гамов убрал из соавторов вымышленного Томпкинса и опубликовал статью в докладах Датской академии наук, членом которой он тоже являлся.
В этой статье учёный обнародовал ещё одно яркое открытие: идею генетического кода, выдвинутую им в 1954 году. В то время было известно, что белки состоят из двадцати типов аминокислотных остатков, последовательность которых в длинной белковой цепи определяется ДНК или молекулой дезоксирибонуклеиновой кислоты – носителем генетической информации, тоже представляющей длинную цепь, но лишь из четырёх типов нуклеотидных остатков. Гамов предположил, что клетка использует генетический код, переводящий четырёхбуквенный текст ДНК в двадцатибуквенный текст белка. Согласно его гипотезе, этот код должен быть триплетным – набор из трёх разных соседних нуклеотидов на цепи ДНК определит какую-то аминокислоту белка.
– Караул! – закричала Галатея. – Я тону в нуклеотидах и аминокислотах!
Вмешалась биолог Дзинтара:
– Сейчас объясню. Все живые организмы сконструированы из множества белков различной структуры и назначения. Но все белки состоят из 20 типов аминокислотных остатков.
– Аналогия: толстые книги написаны при использовании всего тридцати трёх букв! – Андрей захотел помочь сестре в понимании генетики.
– Верно. В 1953 году Уотсон и Крик показали, что наследственная информация содержится в ДНК – молекуле, которая, несмотря на свою колоссальную длину, состоит всего из четырёх типов кирпичиков-нуклеотидов.
– Это была зашифрованная книга, в которой использовали всего четыре буквы! – снова помог Андрей.
– Гамов быстро понял, что должен существовать некий код, способ задания 20-ти аминокислотных остатков с помощью 4-х нуклеотидов.
– Он понял, что нужен словарик для перевода слов с одного, четырёхбуквенного, языка на другой, двадцатибуквенный!
– Не совсем. Мне нравится твоя книжная аналогия, но во времена Гамова никто не мог прочесть эти генетические книги, и вопрос о переводе ещё не стоял. Пока сопоставлялись два алфавита. Представим, что нам в руки попали две шифрованные книги, написанные с помощью разного алфавита, и мы знаем, что из четырёхбуквенного текста как-то можно получить двадцатибуквенный. Но как именно? Если бы один аминокислотный остаток в белке соответствовал одному типу нуклеотида в ДНК, тогда ДНК со своей четвёркой нуклеотидов могла бы программировать всего четыре аминокислотных остатка, а не два десятка. Если предположить, что каждый аминокислотный остаток кодируется парой из двух нуклеотидов, то получилось бы 16 возможных вариантов. Гамов предположил, что каждый аминокислотный остаток определяется триплетом из трёх нуклеотидов. Значит, получаем 64 комбинации нуклеотидных троек – их с лихвой хватит на 20 аминокислотных остатков. Таким образом, Гамов предложил «словарик» для перевода букв одного неизвестного языка в буквы другого неизвестного языка. Четвёрку нуклеотидов ДНК обозначают буквами А, Г, Ц, Т. Тройке нуклеотидов ЦАГ соответствует аминокислота глутамин, а триплету ААГ – аминокислота лизин. Именно так четырёхбуквенная ДНК программирует размещение двадцати аминокислот в белковой цепи.
– Сейчас понятно! – кивнула Галатея матери.
Никки продолжила:
– Важной макромолекулой – посредником между ДНК и белками является РНК, или рибонуклеиновая кислота. Гамов создал полушутливый «РНК-клуб» из двадцати (по числу известных тогда аминокислот) видных биологов и физиков, которые работали в генетике. Отличительным признаком члена РНК-клуба был специально изготовленный галстук с рисунком РНК и булавкой. Впоследствии гипотеза Гамова подтвердилась – в октябре 1968 года учёные Холли, Корана и Ниренберг получили Нобелевскую премию за установление генетического кода.
– То есть они установили, каким комбинациям из трёх нуклеотидов соответствуют двадцать аминокислотных остатков? – спросил Андрей.
– Верно. К сожалению, Гамов умер в августе 1968 года, за два месяца до присуждения Нобелевской премии за расшифровку кода. Один из открывателей спиральной структуры ДНК, нобелевский лауреат Дж. Уотсон, написал в 2001 году книгу о событиях тех лет под названием «Гены, девушки и Гамов. После двойной спирали». В ней он отметил роль Гамова в расшифровке механизма наследственности и привёл фотокопии писем учёного, написанные Крику и ему самому в 1960-х годах.
Известный астрофизик Иосиф Шкловский заявил:
«Я считаю Г. А. Гамова одним из крупнейших русских физиков XX века. В конце концов, от учёного остаются только конкретные результаты его труда. Применяя футбольную аналогию, имеют реальное значение не изящные финты и дриблинг, а забитые голы. В этом сказывается жестокость науки. Гамов обессмертил своё имя тремя выдающимися „голами“: 1) Теория альфа-распада, более обще – „подбарьерных процессов“ (1928 г.), 2) Теория „горячей Вселенной“ и как следствие её – предсказание реликтового излучения (1948 г.), обнаружение которого в 1965 году ознаменовало собой новый этап в космологии, и 3) Открытие феномена генетического кода (1953 г.) – фундамента современной биологии».