Как научить лошадь летать? Тайная история творчества, изобретений и открытий

В качестве модели был взят вирус табачной мозаики, известный ученым как ВТМ, который изучают во всем мире, поскольку его легко получить, он передается с невероятной скоростью и относительно прост. ВТМ был назван в честь разрушающего эффекта, который он оказывает на листья табака, усеивая их коричневыми пятнами наподобие мозаики. В 1898 году голландский ботаник Мартин Бейеринк доказал, что инфекцию вызывают не крупные клеточные бактерии, а нечто гораздо более мелкое и не имеющее клеток. Он назвал это вирусом, от латинского слова «яд»[37].

Бактерия представляет собой клетки, которые делятся и размножаются, как и в любых других формах жизни. У вируса нет клеток. Он захватывает, или заражает, клетки и перепрограммирует их на воспроизводство таких же зараженных клеток. Вирус не содержит почти ничего, кроме информации, необходимой для воссоздания самого себя. Но каким образом она хранится? Как вирус копирует информацию на новую клетку, не стирая при этом себя?

Вопросы были куда более серьезными, чем сами табак и вирусы. Все виды размножения схожи с вирусным размножением. Родители не разрезают себя пополам, чтобы из частей составить ребенка. Подобно вирусам, отцы переносят лишь информацию: семя служит сообщением, облаченным в материю. Понять вирус — значит понять жизнь.

Информация о жизни является набором инструкций, которые предписывают клеткам определенные функции. Ребенок, вопреки представлениям ученых XIX века, совсем не смесь своих родителей, он лишь наследует от них отдельные инструкции. Они-то и называются генами.

Гены были открыты в 1865 году австрийским биологом Грегором Менделем, аббатом при августинском аббатстве Святого Томаша в Старе Брно, который теперь входит в состав Чехии. Мендель вырастил, провел взаимное опыление и проанализировал десятки тысяч кустов гороха и обнаружил, что характеристики одного растения могут быть переданы его потомку, но в большинстве случаев не объединяются. Например, горошины могли быть либо только круглыми, либо сморщенными и не имели промежуточную форму. Когда Мендель скрестил круглые и сморщенные виды гороха, их побеги всегда выходили круглыми и никогда — сморщенными. Инструкция «быть круглым» победила инструкцию «быть сморщенным». Мендель назвал эти инструкции характерами, сегодня мы зовем их генами.

Работу Менделя проигнорировали237, даже Дарвин не знал о ней, но в 1902 году она пережила второе рождение и была положена в основу хромосомной теории наследственности. В состав хромосом входят протеин и нуклеиновая кислота, содержащаяся в живых клетках. Их название описывает самую первую характеристику, о которой узнали ученые: во время экспериментов хромосомы связывались с красителями. «Хрома» переводится с греческого как «цвет», «сома» — «тело». Хромосомная теория, разработанная параллельно американскими генетиком Уолтером Саттоном и зоологом Теофилусом Пейнтером и формализованная цитологом Эдмундом Уилсоном, объясняла функцию хромосом. Они переносят гены, которые отвечают за размножение живых организмов.

Сначала ученые полагали, что источником жизненно важной информации в хромосомах были протеины — длинные молекулы со сложным строением. Нуклеиновая кислота, другой компонент хромосомы, сравнительно проста.

Розалинд Франклин, напротив, была уверена, что передатчиком важной для размножения информации может быть нуклеиновая кислота, а не протеин238. Она пришла к этой теме случайно. Во время учебы в колледже девушка заинтересовалась кристаллами и начала изучать их с помощью рентгена. В итоге она стала специалистом по структуре угля, или, как сама называла, «порам угля», благодаря чему заработала репутацию талантливого кристаллографа, использующего в работе рентгеновские снимки. Это увлечение обеспечило ей работу исследователем на две ставки в Лондонском университете, где она проводила анализ биологических образцов вместо привычных геологических. На своем втором посту в исследовательском колледже Биркбек при Лондонском университете Розалинд изучала вирус табачной мозаики.

Слово «кристалл» ассоциируется с такими крупными структурами, как снежинки, бриллианты или соль, но в науке кристаллом называют любое твердое образование, атомы или молекулы которого образуют трехмерный повторяющийся паттерн239. Оба вида кислот, дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая (ДНК и РНК), содержащиеся в хромосомах, — кристаллы.