Чего не знал Дарвин !

С помощью ДНК-отпечатков стало возможно устанавливать родство людей, степень этого родства - чем оно дальше, тем большее несовпадение полосок будет наблюдаться, а также личность преступника. Но все это хорошо, когда в вашем распоряжении достаточное количество ДНК, а как быть, если ДНК очень мало? Над этой проблемой долгое время бился Кэри Муллис* из калифорнийской биотехнологической фирмы "Сетус" в городке Эмеривилл.

Журнал "Тайм" назвал Муллиса в августе 1991 году последним лудильщиком, вкладывая в это слово тот смысл, что он "паяет" швы между самыми разными науками. Он консультирует биотехнологические фирмы и постоянно говорит о том, что одного вируса СПИДа явно было бы недостаточно, чтобы вызвать глобальную эпидемию этого заболевания. Свое необычное открытие Муллис сделал апрельской ночью в машине, когда они с женой ехали по горной дороге в секвойных лесах Северной Калифорнии.

Муллис поступил в "Сетус" - название фирмы переводится как "Кит" - в 1979 году. Его как химика взяли в исследовательский отдел для синтеза олигонуклеотидов, то есть коротких цепочек ДНК. Однако к 1983 году эту задачу взяли на себя автоматические синтезаторы электронной эры.

"У меня появилось время подумать", - говорит Муллис.

Он хотел найти метод - простой и надежный - идентификации буквы генетического кода, или нуклеотида в известном положении цепи ДНК. Задача сходна с той, которую мы каждый раз решаем, проверяя себя, какую букву писать, например, после "т" и после "л"

в слове "интеллигенция".

Подобная проверка легко осуществима, поскольку у нас всегда под рукой словари и справочники по этимологии и орфографии слов. А как быть с ДНК, когда мы заведомо не знаем, какая буква генетического кода должна стоять на том или ином месте? Вот над этой-то проблемой и бился мозг Муллиса, когда он крутил руль своей машины.

В своих размышлениях Муллис отталкивался от двух известных открытий.

В 1955 году А.Корнберг из Станфордского университета неподалеку от СанФранциско выделил ДНК-полимеразу, которая начинает синтез ДНК, имея в своем распоряжении "затравку", которая по-английски называется праймер (праймерами в Англии и Америке называют также буквари и начальные строчки широко известных произведений, например "Я помню чудное мгновенье...").

Второе открытие было связано с именем дважды Нобелевского лауреата англичанина Ф.Сэнджера, который первую награду получил за прочтение последовательности аминокислот в инсулине, а вторую - за создание метода расшифровки последовательности нуклеотидов ДНК. Как он это делал?

Он "подсовывал" ДНК-полимеразе измененный нуклеотид, который она не может "переварить", в результате чего синтез ДНК останавливался. Зная, какой нуклеотид он дал ферменту, Сэнджер таким образом узнавал противоположный комплементарный. Например, если он давал измененный А, то напротив, в другой цепи ДНК, которая служила матрицей для синтеза, стоял тимин "т", если "ц" - то Г и т.д.

Разработка не из легких, но именно так были прочитаны первые гены, а с этого и началась биотехнология наших дней.

Потом это все автоматизировали, и сегодня электронные автоматы сами читают по 10 тысяч букв в сутки. Кстати, измененными нуклеотидами теперь довольно успешно сдерживают развитие СПИДа у инфицированных людей.

И вот со всем этим багажом в голове Муллис едет в свой загородный дом в округе Мендосино, что на берегу Тихого океана. "Руки заняты, а голова свободна", - вспоминал он потом.

Тем не менее и голова его была занята напряженнейшей работой. Вблизи Кловердейла ему в голову пришла мысль, от которой он чуть не свалился с машиной в пропасть: а что если останавливать процесс нагреванием!

Ведь матрица и вновь синтезированная цепь разойдутся, полимеризация при этом прекратится, но после остывания процесс начнется вновь. Таким образом, после второго цикла у него будет уже 4 цепи, после третьего 8, после десятого чуть больше 1000 копий, а двадцати циклов хватит, чтобы получить миллион! Это ведь самая настоящая цепная реакция, проводимая с помощью ДНКполимеразы. Так родилась полимеразная цепная реакция (ПЦР).

Утром, когда он проснулся уже у себя в загородном доме, ему пришла трезвая мысль: а почему же никому это раньше не приходило в голову? Он не мог дождаться понедельника. Придя в "Скетус", Муллис тут же бросился в библиотеку, потребовав всю наличную литературу по ДНК-полимеразе. Нигде и намека не было на ПЦР! Он был первым, оставалось только осуществить идею в пробирке, что он довольно быстро и сделал. Оказалось, что для начала ПЦР вполне достаточно праймеров из 11 или 13 нуклеотидов.

Сегодня на счету ПЦР уже много самых разных достижений.