Яблони на Марсе - Чирков Юрий Георгиевич - Страница 36

36

Трубадур генетики

Так что же все-таки собой представляют гены? Как устроены? Какова их молекулярная природа? Об этом в 30-е годы нашего века в Берлине велись горячие споры в группе интересующихся биологией физиков. Заводилой тут был немец Макс Дельбрюк, в 1937 году он эмигрировал в США. Он-то и пригласил русского биолога Николая Владимировича Тимофеева-Ресовского обучить физиков генетике.

Тимофеев-Ресовский (1900–1981) — один из создателей радиационной биологии, родился в Москве, в годы гражданской войны с оружием в руках в рядах Красной Армии защищал Советскую власть, окончил МГУ, был учеником известных русских генетиков Николая Константиновича Кольцова (1872–1940) и Сергея Сергеевича Четверикова (1880–1959), участник (1921–1925) известного тогда в научных кругах Москвы семинара, который в шутку называли «Дрозсоор», что означало «совместное орание дрозофилистов».

Кольцов на запрос наркома Николая Александровича Семашко послать кого-то из советских генетиков для организации генетической работы в Германии назвал Тимофеева-Ресовского. Так этот ученый оказался в Германии, где вынужден был оставаться до 1945 года. Широким кругам имя Тимофеева-Ресовского стало известно лишь после публикации повести писателя Даниила Гранина «Зубр», хотя этот ученый является автором многих капитальнейших исследований в генетике. Именно он вместе с немецкими физиками Куртом Циммерманом и Максом Дельбрюком сделали для биологии то, что когда-то Эрнест Резерфорд сделал для физики.

Резерфорд (1871–1937), обстреливая альфа-частицами металлические экраны из золотой фольги толщиной в несколько тысяч атомов, установил, что подавляющее большинство атомных снарядов пролетало сквозь преграду, как если бы она была прозрачной, лишь малая их часть, примерно одна альфа-частица из 8 тысяч отклонялась на значительные углы и даже поворачивала назад! Так у атома было обнаружено ядро, так была создана планетарная модель атома, с ядром — Солнцем и планетами — электронами.

Примерно к тому же результату пришел и Тимофеев-Ресовский. Он подвергал дрозофил действию строго определенных доз ионизирующего излучения и регистрировал число мутаций, наследственных изменений. В его опытах, как и у Резерфорда, лишь малая часть квантов излучения производила мутации. Так Тимофеевым-Ресовским и его немецкими коллегами было показано, что, подобно ядру в атоме, гены занимают в клетке лишь ее ничтожнейшую часть. Исследователи, рассматривая генетические структуры как «мишени», оценили объем одного гена — его размер составлял 3 тысячи атомов. Так были вычислены линейные размеры гена.

С этой-то работы практически и началась молекулярная генетика. Это и другие исследования Тимофеева-Ресовского свидетельствовали, что он умел в сложном увидеть его главные, наиболее существенные черты, мог так упростить ситуацию, чтобы при этом не выплеснуть с водой и ребенка. Ученый любил повторять:

— Нам деньги платят не за то, чтобы усложнять, а чтобы упрощать.

Бму принадлежит много шутливых афоризмов. Оценивая некоторых ученых, он обычно приговаривал:

— Этот звезды неба не портит (то есть звезд с неба не хватает. — Ю. Ч.).

«Что есть ген?» — наседали на Тимофеева-Ресовского, когда он оказался в Германии, въедливые немецкие физики. «Какова его структура? Каков смысл мутаций генов?..»

— А вот я вас, физики, спрошу, — отвечал находчивый в дебатах (его многочасовые — обычно он метался по аудитории из угла в угол, словно тигр в клетке, — лекции никого не оставляли равнодушными), любящий выступать перед любой аудиторией Николай Владимирович. Статьи же этот «трубадур генетики» писать не любил; если удавалось записать его выступление, то запись можно было сразу, лишь расставив знаки препинания, публиковать как научную работу — так точны и продуманны были все формулировки, так строга логика выражения.

— Я вас, физики, спрошу, а из чего состоит электрон? Вы смеетесь? Но так же смеются генетики, когда у них допытываются, из чего состоит ген.

Вопрос о том, что такое ген, выходит за рамки генетики и его бессмысленно адресовать генетикам, — продолжал Тимофеев-Ресовский. Вы, физики (ему надо было бы добавить: и химики. — Ю. Ч.), должны искать ответ на него.

Когда пыль рассеялась…

Идеи Тимофеева-Ресовского и его немецких соратников о природе вещества наследственности вдохновили одного из создателей квантовой механики, лауреата Нобелевской премии австрийца Эрвина Шрёдингера (1887–1961) написать книгу «Что такое жизнь с точки зрения физики?». В ней в элегантной форме Шрёдингер высказал немало ценных соображений о генах.

Во-первых, он указал физикам, что перед ними стоит фундаментальная проблема, высочайшая цель, достойная их усилий. Во-вторых, он предположил, что особые «генные молекулы», видимо, представляют собой «апериодический кристалл» (генные бусинки Моргана?), состоящий из совокупности нескольких повторяющихся элементов, точная последовательность которых, подобно азбуке Морзе, и составляет код наследственности. В-третьих, Шрёдингер поддерживал мысль, первым ее высказал другой известнейший физик, также лауреат Нобелевской премии Нильс Бор (1885–1962), о том, что некоторые биологические явления (природа гена?) нельзя будет полностью объяснить, исходя лишь из традиционных понятий физики и химии. (Увы, это предположение позднее не подтвердилось: никаких других законов физики в живом открыто не было.)

Призывы Шрёдингера были услышаны. И вскоре после окончания второй мировой войны началась совершенно новая эпоха генетических исследований. Тон в ней задавали физики. В классической генетике ген мыслился абстрактным и неделимым, романтически же настроенные физики захотели расщепить ген, словно атом, докопаться до его генной сути, до физико-химической сердцевины.

Многие физики тогда переметнулись в биологию. Эти новички были подчас малознакомы с достижениями генетики, но они привнесли с собой в эту область свое особое физическое мышление, и это оказало сильное влияние на прогресс генных исследований.

Если, как это следовало из опытов О. Эвери, гены действительно заключены в молекуле ДНК, то необходимо детально изучить ее структуру. Подобные знания мог дать достаточно развитый к тому времени усилиями физики рентгеноструктурный анализ.

Направив узкий пучок рентгеновских лучей на кристалл, удается зарегистрировать на фотопластинке за кристаллом картину, состоящую из большого числа закономерно расположенных пятен. Такая рентгенограмма позволяет установить все особенности структуры кристалла, расположение в нем атомов и их групп, их природу.

Вот такую кристаллографическую методику и пытались физики приспособить для изучения ДНК и других молекул живого. Анализируя, расшифровывая рентгенограммы, которые давало облучение ДНК, «болтая» с биологами, выпытывая у них необходимые для работы генные знания, не страшась упреков в малограмотности, не робея ни перед какими авторитетами настоящего и прошлого, надеясь набрести на особые физические законы жизни, дерзко, весело, с задором физики неуклонно шли вперед. И когда поднятая ими пыль рассеялась, из большого здания классической генетики проклюнулась, а затем, окрепнув, расправила крылья и высоко поднялась новая ее ветвь — генетика молекулярная.

Честный Джим

24 апреля 1953 года в английском научном журнале «Nature» («Природа») была напечатана статья, начинавшаяся словами: «Мы предлагаем вашему вниманию структуру соли дезоксирибонуклеиновой кислоты. Эта структура имеет некоторые новые свойства, которые представляют значительный биологический интерес».

Так в генных исканиях открылась новая эра. Так наконец в центр поисков была поставлена открытая Мишером 84 годами ранее молекула ДНК. Авторами помянутой статьи были тогда мало кому известные англичанин Фрэнсис Харри Крик и американец Джеймс Дьюи Уотсон.