Гарет Уильямс - Двойная спираль. Забытые герои сражения за ДНК

Покойный последовал этому указанию с большим отличием, потому что он был вовсе не обычным мистером Броуном. Он был членом Королевского общества Робертом Броуном, главным ботаником во время четырехлетнего плавания на корабле Его Величества «Инвестигейтор» ( Investigator ) в Австралию, а позднее – президентом Лондонского Линнеевского общества и первым хранителем ботанического отделения Британского музея. Как «профессиональный естествоиспытатель и шотландец с холодным умом» [34] Из письма Жозе Коррея да Серра Джозефу Бэнксу, цитируется по Mabberly, p. 59–60. , он идеально подходил для того, чтобы составить каталог 4000 растений, которые «Инвестигейтор» привез в Англию; в процессе работы он обнаружил свыше 2000 видов, до тех пор неизвестных науке. Его холодный шотландский ум дал ему спокойно услышать известие о крушении «Порпойза» ( Porpoise ), аналогичного «Инвестигейтору» судна, со всеми его сокровищами, но позволил ему по-настоящему рассердиться, когда негодяй-ботаник [35] Mabberly, p. 65. Ричард Солсбери опубликовал фрагменты лекций Броуна под собственным именем.

Величайшую свою работу Броун проделал в заполненном книгами доме на Дин-стрит в Сохо, Лондон, который был передан ему Джозефом Бэнксом, экстравагантным президентом Королевского общества. Его имя увековечено в «броуновском движении» [36] Brown R. A brief account of the microscopical observations… on the particles contained in the pollen of plants… Edin New Philosoph 1828; 5:358–71. Доступно онлайн: sciweb.nybg. org/science2/pdfs/dws/Brownian.pdf. В 1905 году Эйнштейн доказал, что данное явление обусловлено столкновением частиц во взвешенном состоянии с молекулами воды: Einstein A. Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen. Ann Phys 1905; 17:549–560. – случайном перемещении крошечных частиц, находящихся во взвешенном состоянии в капле воды. Броун впервые наблюдал это явление в 1827 году, когда навел свой микроскоп на крошечные частицы (он назвал их молекулами), которые высыпались из прорвавшихся пыльцевых зерен. Эти молекулы не были живыми, поскольку подобные крошечные частицы чего бы то ни было – даже кусочка известняка, отщепленного от Сфинкса, – выполняли тот же извечный танец.

Микроскоп [37] Pearle P., Collett B., Bart K. What Brown saw, and you can too. Am J Physics 2010; 78:1278–89. Подтверждение того, что через микроскопы Броуна можно было различить броуновское движение. , через который Броун наблюдал за ужимками своих молекул, совсем не был похож на элегантные функциональные инструменты, красующиеся сегодня на лабораторных столах. Он представлял собой торжество простоты всего с одной крохотной линзой – идеальной стеклянной сферой диаметром едва ли в миллиметр, – помещенной в окуляр, установленный поверх латунной трубки высотой около фута. Вогнутое зеркало у основания трубки направляло свет масляной лампы на образец, который фиксировался прямо под линзой. Образец мог представлять собой часть цветка или листа, или пыльцевые зерна в капле воды, зажатой между тонкой стеклянной пластиной и защитной поверхностью из слюды. У линзы чрезвычайно короткое фокусное расстояние (менее половины миллиметра), что означает, что глаз, окуляр и образец должны были находиться предельно близко друг к другу, но увеличение было поразительным. Линзы Броуна увеличивали до тысячи раз – достаточная мощность, чтобы проводить биопсию тканей.

«Особый вкус в ботанике» сосредоточивался для Броуна в половой жизни орхидей [38] Brown R. Trans Linn Soc London 1833. , которая протекает неторопливо и нерешительно и может включать в себя заигрывания с другими видами [39] Некоторые виды орхидей оплодотворяются осами или пчелами, которые спариваются (безуспешно) с напоминающими насекомых элементами передней части цветка. . Изучая под микроскопом интимные детали процесса, он заметил, что каждая клетка на кожице листа орхидеи содержит одну «ареолу». В клетках ирисов, лилий и других растений также наблюдались ареолы, всегда по одной на клетку и обычно расположенные в центре. Броун последовательно создавал подробное изображение ареолы: «строго круглая», зерновидная и «довольно мутная». Примечательно, что ему удалось извлечь ареолу из клеток, которые образуют волоски у цветов традесканции; извлеченная ареола, выдавленная с помощью кончика тонкой иголки, подобно тому, как хирург вытаскивает катаракту, имела форму чечевицы, если смотреть сбоку, и, по-видимому, была завернута в «окутывающую мембрану».

Ареола уже была нарисована мастером ботанической иллюстрации Францем Бауэром на некоторых его изображениях орхидей, но он придавал ей «небольшое значение». Теперь Броун выявил, что ареола постоянно присутствует в самых разнообразных растительных клетках. Помимо рассуждений о том, что она производит пыльцевую трубку для оплодотворения яйцеклетки, у него не было идей, для чего она могла быть нужна.

Мы неосознанно помним сегодня о Броуне, потому что в своей знаковой работе о размножении орхидей (1833 год) он переименовал ареолу. Используя латинское слово, обозначающее ядро ореха, он обозначил ее как «ядро ( nucleus ) клетки, как ее можно было бы назвать» [40] Там же, с. 110. . И новое название прижилось.

Через несколько лет после открытия Броуна ядро было признано обязательным элементом практически всех животных и растительных клеток. Некоторые ядра относительно изящные, в то время как лимфоциты, наполняющие зобную железу (классический источник ДНК), практически полностью состоят из ядра, окруженного тонким ободком цитоплазмы. Большинство ядер имеют шарообразную или линзовидную форму, но лейкоциты, которые Мишер выделял из гноя, отличаются многолопастной системой, похожей на резиновую перчатку, наполненную водой.

Есть редкие исключения из правила «одна клетка – одно ядро», к ним относятся красные клетки крови (эритроциты) млекопитающих, откуда ядро вываливается во время созревания в костном мозге. В отличие от них, эритроциты птиц и рептилий сохраняют свои ядра – и, таким образом, поставляют нуклеин, что позволило студенту Гоппе-Зейлера Плосу подтвердить невероятное открытие Мишера.

К середине 1850-х годов было общепризнано, что клетки размножаются путем деления надвое и что ядро также разделяется и чудесным образом вновь появляется в каждой из двух дочерних клеток. Большинство биологов полагало, что ядро является необходимым для жизни клетки, потому что клетки, из которых в процессе эксперимента извлекали ядро, вскоре погибали. Другие, тем не менее, считали, что ядро всего лишь попутчик, которого увлекают за собой более важные компоненты клеточного механизма. Самой значимой фигурой антиядерного лагеря был Томас Гексли, президент Королевского общества и «Бульдог Дарвина», который дал знаменитый отпор отрицавшему эволюцию Сэмюэлу Уилберфорсу во время дискуссии в Оксфордском союзе. Гексли настаивал на том, что ядра (и даже клетки) были артефактами микроскопии – и что странная желеобразная субстанция, извлеченная со дна Северного Атлантического океана в 1857 году, была революционной безъядерной формой жизни. У этого желе не было никакой микроструктуры, и оно абсолютно ничего не делало, но Гексли дал ему название Bathybius («жизнь из глубины») haeckelii [41] Coleman W. Cell nucleus and inheritance: an historical study. Proc Amer Phil Soc 1965; 109:128–38. в честь Эрнста Геккеля, немецкого разностороннего ученого, пропагандировавшего собственные идеи, который в то время также не придавал ядру никакого значения. Гексли продолжал верить в Bathybius более 20 лет после того, как было доказано, что желе – просто химический артефакт.