Брайан Сайкс - Расшифрованный код Ледового человека: От кого мы произошли, или Семь дочерей Евы

Гиппократ, чье имя увековечено в названии клятвы врачей (в прошлом эту клятву в верности медицинскому долгу давали начинающие врачи, кое-где этот обычай сохранился и поныне), придерживался менее крайних взглядов, чем Аристотель, отводивший женщинам столь незаметную роль. Он полагал, что семенную жидкость производят не только мужчины, но и женщины, а черты младенца определяются тем, чьей жидкости из родителей в момент зачатия оказалось больше. В результате дитя может получить отцовские глаза или материнский нос; если же жидкость в момент зачатия присутствует в равных количествах, то и ребенок будет похож на обоих родителей, например, цвет его волос может оказаться средним между материнским и отцовским.

Теория Гиппократа более естественным образом объясняла то, с чем не раз встречался в жизни каждый человек. «Он весь в отца» или «У нее мамина улыбка» — подобные замечания ежедневно звучат миллионы раз по всему миру. К концу девятнадцатого века большинство ученых признавали, что свойства потомства тем или иным образом определяются родителями. И Дарвину было известно не больше, именно поэтому ему никак не удавалось найти механизм, объясняющий теорию естественного отбора: по этой логике получалось, если появляется что-то новое и благоприятное, оно не может удержаться, а неизбежно будет разбавляться и сводиться на нет из-за добавления все новых признаков в каждом последующем поколении. Современные генетики снисходительно посмеиваются над тем, как долго их предшественники были слепы, однако нельзя отрицать, что теория смешения была, даже сейчас она вполне правдоподобно описывает и объясняет наследственность.

В конечном итоге два практических достижения девятнадцатого столетия послужили ключом к пониманию того, как все происходит на самом деле: одним достижением явилось изобретение новых химических красителей для текстильной промышленности, а другим — совершенствование технологии шлифовки линз для микроскопов, которое позволило намного улучшить качество увеличения. Теперь под микроскопом можно было различить отдельные клетки, а с использованием новых красителей даже увидеть их внутреннюю структуру. Отныне появилась возможность наблюдать процесс оплодотворения, слияния крупной яйцеклетки и маленького целеустремленного сперматозоида. Можно было видеть, как в делящихся клетках формируются странные, похожие на ниточки структуры, как они собираются в центре, как затем равные их количества расходятся в две новые клетки. Эти необычные структуры — они хорошо и четко прокрашивались новыми красителями — получили название хромосомы, что на греческом языке означает буквально «окрашенные тельца». Понять роль хромосом удалось лишь спустя много лет.

В процессе оплодотворения один набор таинственных нитей как будто возникал из отцовского сперматозоида, а второй — из материнской яйцеклетки. Еще раньше это было предсказано человеком, известным всему миру как родоначальник генетики. Основы этой науки Грегор Мендель, монах из чешского города Брно, заложил на опытной грядке в монастырском огороде, где он выращивал горох в 1860-е годы. Он пришел к выводу, что наследственность (у любых видов) передается в равной мере от обоих родителей к потомству. К несчастью, Мендель умер, не увидев хромосом своими глазами, но предвидение его оказалось верным (за двумя важными исключениями — митохондриальная ДНК, о которой мы еще будем говорить в этой книге, и хромосомы, определяющие пол). Гены — специфические частицы генетического кода, находящиеся в хромосомах, наследуются в равных количествах от обоих родительских хромосомных наборов. К 1903 году определяющая роль хромосом в наследственности и тот факт, что в них должно содержаться какое-то вещество наследственности, были уже общепризнанными, но потребовалось еще полвека, чтобы узнать, из чего состоят хромосомы и как они действуют в качестве физических носителей наследственной информации. В 1953 году двое молодых ученых из Кембриджа — Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Крик — расшифровали молекулярную структуру вещества, о котором давно уже знали, но считали его неинтересным и неважным. Словно для того, чтобы подчеркнуть его незаметность, веществу дали длинное название — дезоксирибонуклеиновая кислота, правда, позже появилась симпатичная аббревиатура — ДНК. Хотя было проведено несколько экспериментов по выяснению предполагаемой роли ДНК в механизме наследственности, на белки делались основные ставки, как на наиболее вероятные вещества, несущие наследственную информацию. Белки имеют сложное строение, состоят из двадцати различных компонентов (аминокислот), способны принимать миллионы различных форм. Разумеется, полагали исследователи, только таким, действительно сложным структурам под силу справиться со столь грандиозной задачей, как программирование, благодаря которому из оплодотворенной клетки вырастает и развивается полностью сформированный и функционирующий организм. Не представлялось возможным, чтобы ДНК, состоявшая всего из четырех компонентов, могла справиться с такой сложной задачей. Правда, ДНК находилась как раз в подходящем месте, в клеточном ядре, но ведь она могла заниматься там и какимнибудь простеньким делом, скажем, впитывать излишки воды, наподобие губки.

Несмотря на отсутствие интереса к этому веществу у ученых, современников Уотсона и Крика, им казалось, что именно в нем кроется ключ к разгадке химического механизма наследственности. Они решили попытаться расшифровать молекулярную структуру ДНК, применив метод, уже испытанный при изучении структуры белка. Этот метод заключался в получении длинных волокон очищенной ДНК и их обработке рентгеновскими лучами. Рентгеновские лучи проникали в ДНК, и большая их часть проходила насквозь и выходила с другой стороны. Но некоторое количество лучей сталкивалось с атомами, входящими в структуру молекулы. Лучи отражались от атомов и рикошетом возвращались к той же стороне, откуда направились. В этом месте их фиксировали с помощью фотопленки — точно такой же, какой до сих пор пользуются рентгенологи для снимков перелома костей. Отраженные рентгеновские лучи «рисовали» на пленке узор из множества точек, по которым затем можно было определить расположение атомов в молекуле ДНК.

Уотсон и Крик провели долгие недели за изготовлением различных моделей из штативов, картонных пластинок и металлических шариков, изображающих атомы. Наконец одна из моделей полностью совпала с узором рентгеновских лучей. Модель была простой, но в то же время невероятно изящной. Ее структура сразу же навела ученых на мысль о том, как может осуществляться ее генетическая функция. Молодые ученые с подкупающей уверенностью сообщали о сделанном открытии в статье, опубликованной в научном журнале «Nature»: «От нашего внимания не ускользнуло, что специфическое удвоение, которое мы постулируем, может служить копирующим механизмом генетического материала». Они оказались совершенно правы, и в 1962 году Уотсон и Крик были награждены Нобелевской премией по медицине и физиологии.