Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

Это – наследование, но не каких-то определенных мутаций, а настройки генетической сети в клетке. И первое знакомство с тем, как эта сеть настраивается, произошло благодаря женщине, чья основная работа заключалась в подготовке к концу света.

В 1950-х гг. мир освещали вспышки от взрывов водородных бомб, испытания шли одно за другим. Казалось, не за горами ядерная война. Кинопромышленность конденсировала эту тревогу и проецировала ее на экраны кинотеатров. В «Годзилле» монстр, проснувшийся под влиянием радиации, разрушал Токио. Гигантские муравьи из фильма «Они!» [774] “Them!” (1954). – Прим. ред. убивали людей муравьиной же кислотой. Создатели ленты «День, когда загорелась Земля» предлагали вообразить, что будет, если атомные бомбы столкнут Землю с ее орбиты вокруг Солнца.

Для ядерных кошмаров характерны не только превращение всего в пепел, но и ужасающие изменения в наследственной информации. Люди, не испарившиеся и оставшиеся живыми при взрыве, получают радиационные поражения. Радиация способна повреждать клетки глубоко внутри тела, вызывая лучевую болезнь и рак. Попадание альфа-частиц в яйцеклетку или сперматозоид приводит к изменению ДНК внутри них; именно так разрушительные последствия ядерного взрыва распространяются на следующие поколения. Выжившие могут передать своим потомкам полученные мутации вместе с вызываемыми ими болезнями.

Британское правительство решило, что стране нужны лаборатория по изучению радиационных повреждений и такие ученые, как Мэри Лайон [775] См.: Cooper 2011; Fisher and Peters 2015; Gartler 2015; Gitschier 2010; Harper 2011; Kalantry and Mueller 2015; Nightingale 2015; Opitz 2015; Rastan 2015a, 2015b; Vines 1997. . 36-летняя Мэри, генетик по профессии, была невозмутимой и сосредоточенной. В 1955 г. ее приняли на работу в Радиобиологический центр Совета медицинских исследований Великобритании.

В то время женщине редко удавалось занять подобную должность. Лайон изучала зоологию в Кембриджском университете, но смогла получить только номинальную степень [776] С 1921 по 1948 г. женщины, окончившие Кембриджский университет, получали только номинальную степень, не дающую права, например, принимать участие в руководстве этим университетом. – Прим. пер. , хотя работала так же усердно, как и ее коллеги-мужчины. Тем не менее она произвела столь сильное впечатление на своих руководителей, что они помогли ей получить место в аспирантуре у генетика Рональда Фишера, который в 1920-х гг. соединил идеи о наследственности Менделя и Гальтона, создав новое направление.

Фишер оказался вспыльчивым и крикливым, он регулярно выгонял аспирантов из своей лаборатории. Однако Мэри заслужила его уважение, и он поручил ей работать с мутантными мышами, которых изучал сам. Лайон провела изящные эксперименты, чтобы показать, что одна мутация может влиять на различные признаки, скажем, вызывая одновременно пятнистость шерсти и нарушение поддержания равновесия [777] Silvers 1979. . Но все же Мэри пришла к выводу, что лаборатория Фишера наполнена злобой и эта нездоровая атмосфера опасна для ее научного роста. Лайон была воодушевлена идеями Конрада Уоддингтона об эпигенетике и отправилась заканчивать работу над своей диссертацией в Эдинбургский университет, где он возглавлял биологический факультет.

Работая в Эдинбурге, Мэри успешно развивалась в научном направлении. Она продолжила там свои исследования и после защиты диссертации. Уоддингтон обеспечивал своих сотрудников новейшими методиками и обсуждал с ними свежие идеи, касающиеся наследственности и развития. Несмотря на задумчивость и скромность, Лайон приобрела в Эдинбурге репутацию человека, который видит научные проблемы насквозь. Она могла вежливо возразить даже мужчинам более старшего возраста, если считала их рассуждения ошибочными. Появившиеся у Мэри в Эдинбурге друзья привыкли, что она надолго замолкала, конструируя фразу, которую собиралась сказать в продолжение разговора. Хотя она стала успешным ученым, ее родители все еще не могли понять, зачем женщине тратить свое время на возню с какими-то странными мышами.

Позднее она вспоминала в одном интервью: «Однажды они решили выдать меня замуж» [778] Цит. по: Gitschier 2010. .

Репортер спросил: «И как вы отнеслись к этой идее?»

«Она мне не понравилась».

Лайон сконцентрировалась на исследовании различий между полами. В Эдинбурге у нее появилась возможность изучить первых мышей с мутацией на Х-хромосоме. Она работала с этими мышами, чтобы выяснить, как передаются признаки, гены которых расположены на половых X- и Y-хромосомах. Исследовательница не рассталась со своими зверьками и после того, как британское правительство перевело Лайон и других биологов из Эдинбурга в расположенный неподалеку от Оксфорда Радиобиологический центр. Там ученые должны были изучать генетические последствия ядерной войны. После пяти лет интеллектуальной свободы в Эдинбурге Лайон обнаружила, что бюрократизм в правительственном подразделении опустошает ее. Она говорила, что в меру своих сил «всегда старалась придерживаться мышиной работы» [779] Цит. по: Genetics and Medicine Historical Network 2004. .

Среди прочего она исследовала линию крапчатых мышей с интересной наследственностью. У самок шерсть покрывали пятна, разбросанные случайным образом. У самцов могло быть два варианта: либо у них был сплошной окрас, либо они умирали еще до рождения.

Это навело Лайон на мысль, что у крапчатых мышей смертельная мутация была расположена на X-хромосоме. Унаследовавшие ее самцы умирали, потому что располагали единственной X-хромосомой. У самок было две X-хромосомы, что повышало их шансы на выживание. Если в одной из них мутаций не было, то они развивались нормально.

Мэри подозревала, что эта же мутация отвечает и за цвет шерсти у крапчатых мышей. Одна нормальная копия X-хромосомы «окрашивала» самцов равномерно. Каким-то образом две X-хромосомы давали у самок крапчатый окрас. Мало того – у каждой самки было свое уникальное расположение пятен.

Лайон заинтересовалась более ранними исследованиями X-хромосомы, чтобы найти возможное объяснение таким странным результатам. Постепенно она перешла от частных вопросов окраса крапчатых мышей к глобальным проблемам, касающимся X- и Y-хромосом.

Поскольку у самок две копии X-хромосомы, то гены на них должны кодировать в два раза больше белков, чем вырабатывается у самцов. И эти лишние белки должны были бы посеять в организме самки смертельно опасный хаос. Лайон поняла, что самую большую загадку X-хромосомы представляет то, как самки могут быть здоровы с двумя копиями, а самцы только с одной.

Она выяснила, что канадские ученые в 1940-х гг., похоже, нашли ответ на этот вопрос, когда исследовали клетки кошек. Они обнаружили, что в каждой клетке одна из двух X-хромосом была скручена в темный комок. Другая оставалось раскрытой – как и все остальные хромосомы. Лайон подумала, что, возможно, самки инактивируют одну из X-хромосом в каждой клетке, выключая все имеющиеся на ней гены. В результате белок синтезируется только с одной копии, как у самцов.