Краткая история почти всего на свете

О существовании ДНК известно дольше, чем вы могли бы подумать. Ее открыл еще в 1869 году швейцарский ученый, работавший в Тюбингенском университете в Германии, Иоганн Фридрих Мишер. Разглядывая под микроскопом гной на перевязочном материале, Мишер обнаружил неизвестное ему вещество, назвав его нуклеином (потому что оно находилось в ядрах клеток). В то время Мишер всего лишь отметил его существование, но нуклеин явно оставался в его памяти, потому что двадцать три года спустя в письме своему дяде он поднял вопрос о возможности того, что такие молекулы могли бы стоять за механизмом наследственности. Это было поразительное озарение, но настолько обогнавшее научные потребности времени, что предположение не привлекло ни малейшего внимания.

Большую часть первой половины следующего столетия предположение сводилось к тому, что это вещество – теперь называвшееся дезоксирибонуклеиновой кислотой, или ДНК, – играло в вопросах наследственности самую второстепенную роль. Она была слишком простой, имела всего четыре основных ингредиента, названных нуклеотидами, все равно что алфавит из четырех букв. Как можно было изложить историю жизни посредством такого зачаточного алфавита? (Ответ состоит в том, что это во многом напоминает составление сложных сообщений в виде точек и тире азбуки Морзе – путем их комбинирования.) Можно сказать, ДНК была не у дел. Просто торчала в ядре, возможно, каким-нибудь образом связывала хромосому, или немного увеличивала по сигналу кислотность среды, или выполняла какую-то другую пустячную задачу, о которой пока никто не думал. Считалось, что необходимой сложностью обладают только находящиеся в ядре белки.

Но списывание со счетов ДНК порождало пару проблем. Во-первых, ее было так много – почти по два метра в каждом ядре, – что клетки явно придавали ей большое значение. Ко всему прочему она, словно подозреваемый в неразгаданном убийстве, неизменно обнаруживалась в экспериментах, особенно в двух исследованиях: одном, связанном с пневмококковой бактерией, и другом, где изучались бактериофаги (вирусы, заражающие бактерии). Тем самым ДНК невольно обнаруживала свое значение, которое можно было объяснить только тем, что она играет более существенную роль, чем позволяло считать господствовавшее мнение. Факты подсказывали, что ДНК каким-то образом вовлечена в создание белков – важнейший для жизни процесс, но было также ясно, что белки создаются вне ядра, на порядочном расстоянии от ДНК, которая предположительно управляет их сборкой.

Никто был не в состоянии понять, каким образом ДНК вообще могла передавать сообщения белкам. Ответом, как теперь мы знаем, является РНК, или рибонуклеиновая кислота, служащая между ними переводчиком. Это удивительная странность биологии: ДНК и белки не говорят на одном языке. Почти четыре миллиарда лет они служат выдающимся примером двустороннего взаимодействия в живом мире, и тем не менее они отзываются на несовместимые коды, как если бы одна сторона говорила на испанском, а другая на хинди. Для общения они нуждаются в медиаторе в виде РНК. Работая совместно с химическим секретарем, называемым рибосомой, РНК переводит информацию клеточной ДНК на язык белков[383].

Однако к началу 1900-х годов, откуда возобновляется наш рассказ, мы были очень далеки от понимания этого и, в сущности, почти от всего остального, связанного с запутанным вопросом наследственности.

Ясно, что возникла необходимость во вдохновенном и умном экспериментировании, и, к счастью, время выдвинуло молодого ученого, обладавшего необходимыми качествами. Его звали Томас Хант Морган. В 1904 году, через четыре года после своевременного переоткрытия результатов экспериментов Менделя с горохом и почти за десять лет до появления слова «ген», он целиком отдался исследованию хромосом.

Хромосомы были случайно открыты в 1888 году[384] и получили такое название потому, что легко впитывали красители и тем самым были хорошо видны под микроскопом. К концу столетия появились обоснованные предположения, что они принимают участие в передаче наследуемых свойств, однако никто не знал, каким образом, да и действительно ли это так.

Объектом изучения Морган избрал дрозофилу, маленькую нежную плодовую мушку, официально называемую Drosophila melanogaster. Дрозофила известна большинству из нас как хрупкое бесцветное насекомое, которое, кажется, так и тянет утонуть в нашей выпивке. Как лабораторный материал она обладала определенными, довольно важными преимуществами: ее почти ничего не стоило содержать и кормить, можно было размножать миллионами в молочных бутылках, от зарождения до половой зрелости ей требовалось десять дней или меньше, и у нее было всего четыре хромосомы, что заметно упрощало дело.