Гарет Уильямс - Двойная спираль. Забытые герои сражения за ДНК

Двойная спираль отражает «строение дезоксирибозной нуклеиновой кислоты», как Дж. Д. Уотсон и Ф. Х. К. Крик из Кавендишской лаборатории в Кембридже предположили в своей краткой работе [7] Watson & Crick 1953a. , опубликованной в журнале Nature 25 апреля 1953 года. Их заявление, что такая структура обладает «новыми свойствами, которые представляют значительный биологический интерес», полностью подтвердилось. Двойная спираль и спаривание оснований произвели революцию в нашем понимании механизмов жизни и наследственности. Их открытие стало воплощением сложных задач и славных триумфов науки и считается одним из ключевых моментов в биологии.

Этот момент запечатлен на черно-белой постановочной фотографии 1950-х годов, где два исследователя показаны вместе со своим открытием. Фрэнсис Крик, еще моложавый, но уже лысеющий, стоит справа, указывая на модель двойной спирали логарифмической линейкой, раздвинутой, как будто он выполняет вычисления. Напротив него сидит Джим Уотсон, неуклюжий и поразительно молодой, он глядит на результат их работы снизу вверх, раскрыв рот, как будто фотограф велел ему смотреть на свое создание с благоговейным ужасом. А металлическое причудливое сооружение, напоминающее паука и стоящее на лабораторной скамье между ними, – это то, что обеспечило им Нобелевскую премию и почетные места среди величайших ученых всех времен.

События, приведшие к этой фотографии и статье в журнале Nature , начались с того, что Уотсон выявил связь, которую не заметили все остальные. Он разглядел, как два типа оснований – одно короткое, одно длинное – могут проходить через промежуток между двумя спиральными остовами и соединяться вместе, образуя одну из горизонтальных ступенек. Многие смотрели бы на такое гениальное решение как на величайшее открытие в истории ДНК. Но это также отличный пример того, как удача сопутствует подготовленному уму, и в данном случае практически вся подготовка рано развившегося блестящего ума Уотсона была проделана другими людьми. Не только тем, кто показал ему фотографию 51 с ее красноречивым спиральным рисунком, или тем, кто исправил его вычисления, чтобы соединить основания друг с другом, но всеми теми, кто разработал основы химии ДНК или отстаивал невероятное утверждение, что она может играть какую-то роль в наследственности.

Сравните это с открытием, которое как будто с неба свалилось в ум, который был совершенно не готов к этому, поскольку все только начиналось и, как после Большого взрыва, до этого момента ничего не существовало.

История ДНК начинается с блестящего молодого человека, который был близок по возрасту к Джиму Уотсону и также работал в университетском городе, средневековые здания которого смотрели на живописную реку. На этом какое-либо сходство заканчивается. Экспериментальная база этого молодого человека довольно мрачна, в основном потому, что ему так нравилось; в наш более щепетильный век его лаборатория была бы закрыта Европейским агентством по безопасности труда и охране здоровья на рабочем месте вследствие многочисленных нарушений директивы 89/684/ЕЭС.

А его исходный материал, с которого началась вся сага о ДНК, еще менее привлекателен: сильно испачканные зловонные медицинские отходы, которые в наше время сразу отправились бы на сжигание.

Чрезвычайно холодное утро декабря 1868 года. Мы в Тюбингене, в самом сердце Германии, смотрим на черные воды реки Неккар. Наша наблюдательная позиция находится на втором этаже фахверкового здания Alte Burse на краю старого города. На протяжении трех с половиной столетий в этом помещении располагалось студенческое общежитие; теперь здесь хирургическая палата Университетской клиники. За окном суровая зима, голые ветви платанов покрыты шапками снега, а температура колеблется у отметки нуля. Внутри пациенты готовятся к приходу хирурга и снимают повязки со своей намокшей плоти.

Хирург – мастер своего дела. Если повезет, он может вырезать вам камень размером с игрушечный шарик из мочевого пузыря меньше чем за три минуты, и в два раза быстрее отрежет вам ногу. Скорость – это не только профессиональный коммерческий довод. Благодаря недавнему изобретению эфира больше не приходится жалеть, что ты не проспал всю операцию, но переливание крови все еще остается чем-то из области фантастики; пара упущенных минут на операционном столе может решить исход дела не в пользу выживания.

Хирург осматривает обнаженные раны, а затем обращает внимание на пропитанные гноем повязки, которые их покрывали. Он знает толк в гное, подобно тому, как древний прорицатель верил, что может предсказывать будущее по внутренностям жертвенного животного. «Доброкачественный» гной – бледный с относительно слабым запахом – это хороший знак; потемнение и неприятный запах указывают на то, что гной стал хуже и что пациент вскоре пойдет по тому же пути.

Хотя и был очень искусным, хирург не знал, что на самом деле происходит в гное. Это поле боя, схватка не на жизнь, а на смерть между атакующими бактериями и миллиардами белых клеток крови пациента. Хирург мог слышать о микробах, но понятие об инфекции не укоренится у него в мозгу в течение еще 20 лет. А пока он будет поднимать на смех любого, кто дерзнет предположить, что ему следовало бы мыть руки между операциями – или даже между посещением зала для проведения вскрытий и операционной.

После прихода хирурга пропитанные гноем повязки обычно стирали или сжигали, если они уже не могли быть повторно использованы. Этим утром, однако, повязки аккуратно сложили в сторону для тихого молодого швейцарца, который надеялся стать врачом. Он их отсортирует, выбросит пахнущие особенно неприятно и отнесет остальные на вершину крутого холма, где высоко над Неккаром возвышается замок XII века с башнями. Что он там будет с ними делать – остается только гадать.

Фридрих Мишер [9] Dahm, Miescher p. 275–6; Buess, p. 256–8. родился в августе 1844 года и получил почти аристократическое воспитание в процветающем швейцарском городе Базеле. Его семейное древо было хорошо удобрено наследственным богатством, отец и дядя были влиятельными профессорами медицинского факультета в университете, самом уважаемом в Швейцарии. Молодой Фриц был особенно близок с дядей Вильгельмом Гисом, профессором физиологической патологии, который взял на себя руководство карьерой племянника.

Детство Мишера было пронизано музыкой, литературой и учеными беседами и было омрачено лишь встречей с вошью, которая своим скромным способом изменила ход развития науки. Вошь заразила парня тифом, после чего он приобрел глубокую глухоту. Он доблестно боролся со своим недугом и стал лучшим в классе медицинской школы в Базеле – только чтобы понять, что его стремление стать врачом разбилось о то, что он ничего не слышит через стетоскоп. Вильгельм Гис, обеспокоенный тем, что «значительные умственные дарования» его племянника могут пропасть даром, направил его в сторону «величия исследований» и велел ему мыслить смело. Мишер, которому было 24 года, быстро направил свой курс на лабораторную скамью и поставил перед собой задачу расшифровать химию жизни.