Фрэнсис Крик - Что за безумное стремленье! [litres]

Наверное, мы бы продолжали в том же духе, но тут наступил прорыв. Макс Перуц занимался гемоглобинами, в том числе человеческим. За несколько лет до того Гарви Итано и Лайнус Полинг продемонстрировали, что гемоголобин человека, страдающего серповидноклеточной анемией, при электрофорезе ведет себя не так, как нормальный гемоглобин. Полинг верно определил, что это заболевание генетическое. Один из его коллег в Калифорнийском технологическом институте вычислил аминокислотный состав и сообщил о том, что различий между здоровым гемоглобином и гемоглобином при серповидноклеточной анемии нет. Это был дурно сформулированный вывод. Он имел в виду, что не смог заметить достоверной разницы в составе, но молекулы гемоглобина довольно крупные, так что при его приблизительной методике одну-единственную аминокислотную замену можно было запросто упустить.

Сэнгер изобрел метод, который он назвал пептидной дактилоскопией ( fingerprinting proteins ). Он разлагал белок с помощью фермента (трипсина), разрезающего полипептидную цепочку строго в определенных местах. Небольшое количество фрагментов пептидной цепи, полученное таким образом, подвергалось затем двумерной бумажной хроматографии, чтобы рассортировать их и разложить на бумаге. Вернон догадался, что это и есть тот метод, которого ему не хватало, чтобы отловить мелкие изменения в молекуле белка. Максу повезло получить гемоглобин больного серповидноклеточной анемией, и он поделился им с Верноном для анализов. К его радости, «отпечатки» пораженного и здорового гемоглобина отличались на одну позицию в одной из субъединиц белка.

Вернон сумел выделить измененный пептид, определить его последовательность и доказать, что разница вызвана заменой единственной аминокислоты. Валин заменял глутаминовую кислоту. Помнится, он сомневался, не две ли аминокислоты подверглись замене. Мы с Джимом в ту пору были менее сдержанны и не поверили. «Попробуйте еще раз, Вернон, – сказали мы ему, – вот увидите, замена всего одна». Так и оказалось.

Этот результат был неожиданным в двух отношениях. Серповидноклеточная анемия – болезнь, при которой мутантный гемоглобин, отдавая кислород в сосудах, образует кристаллы внутри эритроцитов (красных кровяных телец). От этого эритроцит часто рвется, поэтому больные испытывают хронический недостаток гемоглобина в крови и часто умирают, не дожив до двадцати. И это смертоносное воздействие оказывала крошечная замена в единственном из множества генов организма (теперь известно, что это замена всего одного основания, то есть нуклеотида). В сущности, испорчены всего две молекулы – одна унаследована от отца, вторая от матери. Как может такое малюсенькое изменение погубить чью-то жизнь? Все дело в каскаде нарастания. Каждый дефектный ген копируется много-много раз, ведь каждая клетка тела должна воспроизвести себя. Стало быть, у клеток – предшественников эритроцитов каждый ген копируется множество раз на матричную РНК, а каждая матричная РНК запускает синтез множества дефектных молекул белка. Крошечный дефект в расположении атомов ширится и ширится, пока в организме больного не накапливается много дефектного белка – достаточно, чтобы при неблагоприятных условиях вызвать смерть.

Второй неожиданный аспект открытия был научным. Как ни странно, до тех пор большинство генетиков и специалистов по химии белков не задумывались всерьез о том, что их области имеют что-либо общее. Конечно, отдельные прозорливцы, наподобие Германна Мюллера, догадывались об этом, но каждая область занималась собственными задачами, имея весьма мало представления о другой. Примерно в это время я случайно познакомился с Фредом Сэнгером – кажется, в поезде по пути в Лондон. Он сказал, что он и его небольшая команда решили немного ознакомиться с генетикой, о которой до сего времени они практически ничего не знали – разве только то, что она существует.

Я организовал еженедельные вечерние семинары у себя в гостиной в «Золотой спирали». Сидни Бреннер и Сеймур Бензер согласились ими руководить. Первый семинар я помню живо. Сидни явился немного пораньше, чем все остальные. Я спросил у него, о чем он собирается говорить. Он сказал, что, по его мнению, стоит начать с Менделя и гороха. Я заметил, что тема, пожалуй, несколько устарела для нашего времени. Почему бы не начать с гаплоидных организмов (тех, у которых только одна копия набора генов), наподобие бактерий, а не с гороха, мыши или человека, которые диплоидны (то есть имеют две копии в каждой клетке) и потому устроены сложнее? Сидни согласился. Он прочел блестящую лекцию, в основном о различии между генотипом и фенотипом, иллюстрируя примерами бактерий и вирусов-бактериофагов. Меня она особенно впечатлила, ведь я знал, что он выступает без подготовки.

Полагаю, это образцовый пример того, как надо возводить мост между двумя различными, но несомненно связанными областями знания (в наше время это могут быть, например, когнитивная психология и нейробиология). Не думаю, что аргументированные возражения, сколь угодно хорошо выстроенные, принесут пользу. Они могут в лучшем случае пробудить понимание, что, возможно, какая-то связь имеется. Так, многих генетиков было непросто убедить в необходимости изучать химию белков только потому, что кое-кто из умных людей считал, что генетика должна двигаться в этом направлении. Они считали (как в наши дни функционалисты), что логика их предмета не зависит от знания всех биохимических тонкостей. Генетик Р. А. Фишер как-то сказал мне, что нужно объяснение, почему гены располагаются подобно бусинам на ниточке. Похоже, до него вообще никогда не доходило, что гены сами и образуют ниточку!

По-настоящему понять связь двух областей знания помогает какой-либо новый яркий результат, который явно и эффектно эту связь демонстрирует. Один хороший пример стоит вагона теоретических доводов. Тогда на мост между двумя дисциплинами быстро набегает толпа исследователей, жаждущих применить новый подход.

Как уже говорилось, проблема генетического кода не поддавалась решению чисто теоретическими методами. Это не значит, что общие теоретические концепции были вовсе бесполезны – они были нужны хотя бы для того, чтобы задавать направления экспериментам. Характер структуры ДНК давал пищу для умозрительных построений. В противном случае они оказались бы слишком туманными, чтобы их можно было применять. В 1957 г. меня пригласили сделать доклад на заседании Общества экспериментальной биологии в Лондоне. Я получил таким образом возможность упорядочить и записать свои идеи, по большей части уже сформулированные ранее.