Ген. Очень личная история

Как и при любом взламывании кода, процесс продвигался путем проб и ошибок. Сначала казалось, что триплеты перекрываются друг с другом – и это убивало надежду на простоту кода. Потом какое-то время считали, что есть вообще не работающие триплеты. Но к 1965 году все эти исследования – и в особенности работа группы Ниренберга – дали результат: для каждой аминокислоты удалось найти триплет ДНК, который ее кодирует. Например, АЦТ кодирует треонин, ЦАТ – гистидин, ЦГТ – аргинин. Таким образом, на основе последовательности ДНК – например, АЦТ ГАЦ ЦАЦ ГТГ – выстраивается цепь РНК, а она, в свою очередь, транслируется в цепь аминокислот, в конечном счете формирующую белок. Оказалось, что один триплет (АТГ) сигнализирует о начале синтеза белка, а три других (ТАА, ТАГ, ТГА) – о его остановке. Базовый генетический алфавит и принципы генетического кодирования наконец были установлены.

Поток информации в клетке легко изобразить:

Или концептуально:

Или конкретнее:

Фрэнсис Крик назвал этот поток центральной догмой биологической информации. Слово «догма» казалось странным выбором (позже Крик признался, что никогда четко не понимал лингвистического смысла этого слова, подразумевающего незыблемое, не допускающее сомнений убеждение или верование), но вот к «центральной» претензий быть не могло. Крик имел в виду поразительную универсальность потока генетической информации, пронизывающего весь биологический мир[551]. От бактерий до слонов, от мушек с красными глазами до принцев с голубой кровью – биологическая информация течет сквозь все живые системы в соответствии с общим, архетипичным принципом. ДНК предоставляет инструкции для построения РНК. РНК поставляет инструкции для построения белка. А белки в конечном счете обеспечивают построение и функционирование организма – претворяют гены в жизнь.

Пожалуй, ни одна болезнь не проиллюстрирует природу информационного потока и глубину его влияния на человеческую физиологию лучше, чем серповидноклеточная анемия. Уже в VI веке до н. э. практикующие Аюрведу индийцы распознавали анемию – дефицит нормальных красных кровяных клеток – по важнейшему симптому: бледности губ, кожи и пальцев. Анемии на санскрите называли панду рога и делили на несколько категорий. Одни варианты болезни относили на счет нарушений питания. Другие объясняли эпизодами кровопотери. Серповидноклеточная анемия, вероятно, казалась аюрведистам самой странной: это наследственная болезнь, и течет она часто приступообразно, с ознобами и внезапными эпизодами боли в костях, суставах, грудной клетке. Западноафриканский народ га назвал эту боль чвечвичве (избиение тела). Эве окрестили ее нуйдуйдуй (скручивание тела). Видимо, эти звукоподражательные термины должны были передавать ощущение неослабевающей боли, которая штопором вгрызается в кости.

В 1904 году одна увиденная в микроскоп картина[552] раскрыла единую причину всех этих, казалось бы, разрозненных симптомов. В тот год в Чикаго юный студент-стоматолог Уолтер Ноэль предстал перед своим врачом с анемическим кризом, который сопровождался характерной болью в груди и конечностях[553]. Ноэль был родом с Карибских островов, имел западноафриканские корни и за прошедшие годы успел пережить несколько таких эпизодов. Исключив сердечный приступ, кардиолог Джеймс Херрик решил скинуть этот случай на какого-нибудь ординатора. Фортуна указала на Эрнеста Айронса. По странной прихоти тот решил взглянуть на кровь Ноэля под микроскопом.

И Айронс увидел нечто ошеломляющее. Нормальные эритроциты имеют форму вогнутых по центру дисков, благодаря чему могут складываться в стопки и легко путешествовать по сети артерий, капилляров и вен, доставляя кислород в печень, сердце и мозг. Однако клетки в крови Ноэля загадочным образом превратились в сморщенные полумесяцы или серпы – стали «серповидными», как позже описал их Айронс.

Но что заставило красные кровяные клетки принять форму серпа? И почему эта болезнь передается по наследству? Виновником оказалось врожденное нарушение в гене гемоглобина – белка, который переносит кислород и содержится в эритроцитах в больших количествах. В 1951 году Лайнус Полинг, работая в Калтехе[554] вместе с Харви Итано, показал, что в серповидных клетках содержится вариант гемоглобина, отличный от гемоглобина нормальных клеток. Пять лет спустя ученым из Кембриджа удалось уточнить отличие полипептидных цепочек такого варианта гемоглобина от нормального: это была замена всего одной аминокислоты[555].