Ген. Очень личная история

Нуклеиновые кислоты в этом мире тоже были лошадками, только темными. В 1869-м, через четыре года после доклада Менделя в Обществе естествоиспытателей города Брно, швейцарский биохимик Фридрих Мишер[418] открыл этот класс молекул в составе клеток. Как и большинство его коллег по специальности, Мишер пытался изучать молекулярный состав клеток, разрушая их и выделяя высвобождающиеся вещества. Среди разнообразных соединений его особенно заинтриговало одно, которое осаждалось в виде клубков плотных нитей после разрушения белых кровяных клеток человеческого гноя из хирургических повязок. Такие же белые клубки содержались в сперме лосося. Мишер назвал это вещество нуклеином, поскольку оно сосредотачивалось в клеточных ядрах. Так как нуклеин проявлял кислотные свойства, позже его переименовали в нуклеиновую кислоту, но назначение вещества оставалось загадкой.

В начале 1920-х биохимики уже лучше понимали структуру нуклеиновых кислот. Оказалось, что они бывают двух разновидностей – ДНК и РНК. Остовы этих молекулярных двоюродных сестер были представлены длинными цепями из одинаковых звеньев, несущих одно из четырех азотистых оснований[419]. Основания торчали из остова, подобно листьям из плетей плюща. В ДНК «листиками» (основаниями) были аденин, гуанин, цитозин и тимин, а сокращенно – А, Г, Ц, Т. В РНК тимин замещался урацилом, в остальном набор оснований был тем же: А, Г, Ц, У[420]. Кроме упомянутых мелких деталей, о структуре и функциях ДНК и РНК ничего не знали.

Биохимик Фебус Левин, коллега Эвери по Институту Рокфеллера, решил, что до смешного простой химический состав ДНК – четыре разных азотистых основания, нанизанных на одинаковые молекулы фосфорилированного сахара, – предполагает и крайнюю незамысловатость ее структуры[421]. Левин представлял ДНК как длинный однообразный полимер, где четыре звена (нуклеотида) повторяются в определенном порядке: AGCT-AGCT-AGCT-AGCT[422], и так далее, скучно до тошноты. Повторяющаяся, ритмичная, неизменная, простая – этакая химическая конвейерная лента, нейлон биохимического мира. Макс Дельбрюк назвал ДНК «глупой молекулой»[423].

Даже беглый взгляд на предложенную Левином структуру ДНК заставлял отбросить мысль о ней как о возможном носителе генетической информации. Глупые молекулы не способны передавать умные сообщения. Монотонная до крайности, ДНК казалась полной противоположностью веществу, которое представлял Шрёдингер: это была молекула не только глупая, но и, что еще хуже, скучная. То ли дело молекулы белка: разнообразные, многопрофильные, готовые делиться своими тайнами, способные к структурному и функциональному перевоплощению не хуже Зелига[424], они были безмерно привлекательнее в качестве потенциальных носителей генов. Если хроматин в представлении Моргана – бусы, то белки – бусины, активный компонент, а ДНК, видимо, просто нить. Нуклеиновая кислота в хромосоме, как заявил один биохимик, лишь «формообразующее, поддерживающее вещество»[425] – привлекающий избыточное внимание молекулярный каркас для генов. Белки – истинный материал наследственности, ДНК – вспомогательная субстанция, наполнитель.

Весной 1940 года Эвери подтвердил ключевой результат эксперимента Гриффита. Он взял массу из фрагментов убитых бактерий вирулентного гладкого штамма, смешал с живыми бактериями невирулентного шероховатого штамма и ввел полученную смесь мышам. Вирулентные бактерии с капсулой появились как по писаному – и убили мышей. «Трансформирующее начало» сработало. Как и Гриффит, Эвери наблюдал, что бактерии, единожды трансформировавшись в гладкую, инкапсулированную форму, сохраняли вирулентность из поколения в поколение. Напрашивался вывод, что генетическая информация перешла от одного организма к другому в чисто химической форме – только так шероховатая разновидность пневмококка могла превратиться в гладкую.

Но что же это было за вещество? Эвери жонглировал экспериментальными условиями с ловкостью, доступной только микробиологу: культивировал бактерии в разнообразных средах, добавлял вытяжку из бычьего сердца, удалял нежелательные примеси сахаров и выращивал колонии пневмококков на чашках Петри. Два ассистента – Колин Маклауд и Маклин Маккарти – подключились к экспериментам Эвери. Первоначальные методические хлопоты оказались плодотворными; к началу августа 1940 года эти трое добились бактериальной трансформации в колбе и путем перегонки выделили «трансформирующее начало» в высококонцентрированной форме. К октябрю команда приступила к анализу этого биоконцентрата, кропотливо отделяя каждый химический компонент и проверяя каждую фракцию на способность передавать генетическую информацию.