Царь всех болезней. Биография рака

Мендель наблюдал и описывал только лежащее на поверхности – сами наследуемые черты вроде цвета, структуры, размеров. Он никак не мог увидеть или угадать, что служит переносчиком этой информации в следующие поколения растений. Примитивный световой микроскоп, едва позволявший заглянуть внутрь клетки, уж точно не мог выявить скрытый в ней механизм наследования. Мендель даже не придумал названия для обнаруженных им единиц наследственности; только спустя десятилетия, в 1909 году, ботаник Иогансен окрестил их генами[812]. Однако название – всего лишь название, оно не предлагало никакого объяснения их структуры или функций. Исследования Менделя подняли провокационный вопрос, зависший над биологией на целых полвека: в какой материальной, физической форме эти “гены” – единицы наследственности – содержатся в клетке?

В 1910 году в Нью-Йорке Томас Хант Морган, эмбриолог из Колумбийского университета, наконец ответил на этот вопрос[813]. Подобно Менделю, Морган был пылким селекционером, только разводил он не горох, а плодовых мушек, дрозофил, тысячами выращивая их на гниющих бананах в так называемой Мушиной комнате. Как и Мендель, он обнаружил, что наследственные признаки передаются в поколениях мушек неделимыми единицами – например, цвет глаз и узор крыльев наследовались в чистом виде, не смешиваясь.

А еще Морган заметил, что некоторые редкие черты у дрозофил неразрывно “сцеплены” с полом: например, белоглазость встречалась исключительно у самцов. Поскольку, как он знал, наследование пола связано с хромосомами, гены должны были входить в состав хромосом – нитчатых структур, обнаруженных Флеммингом 30 лет назад. И действительно, многие наблюдения Флемминга касательно свойств хромосом начали обретать для Моргана смысл. Во время клеточного деления хромосомы удваиваются, а вместе с ними удваиваются и гены, передаваясь так от клетки к клетке, от родителей к потомкам. Хромосомные нарушения вызывают нарушения клеточного деления и эмбрионального развития у морских ежей, а значит, за эти отклонения наверняка должны отвечать аномальные гены. В 1915 году Морган добавил важный блок к фундаменту теории наследственности, заложенному Менделем: гены находятся в хромосомах. Именно переход хромосом в дочерние клетки во время деления и позволяет генам передаваться от родительской клетки ее потомкам.

Третий прорыв в построении концепции гена обусловили работы Освальда Эвери, бактериолога из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке[814]. Мендель обнаружил, что дискретные единицы информации (гены) передаются от поколения к поколению, то есть вертикально. Морган доказал, что они переносятся хромосомами. Эвери в 1926 году открыл, что у некоторых бактериальных видов гены могут передаваться еще и горизонтально – от бактерии к ее соседке. Даже мертвые, инертные бактерии – простое скопление химических соединений – могли передавать живым собратьям генетическую информацию. Отсюда напрашивался вывод, что за ее перенос отвечает какое-то инертное химическое вещество. Эвери разделил убитых высокой температурой бактерий на химические составляющие и в поисках носителя генов принялся тестировать каждый компонент по отдельности. В 1944 году команда Эвери сообщила, что наследственную информацию переносит соединение под названием дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Вещество, которое ученые считали чуть ли не клеточным балластом без особых функций – “глупой молекулой”, как пренебрежительно назвал ее Макс Дельбрюк, – оказалось центральным носителем генетической информации в клетке, наименее глупой молекулой во всем химическом мире.

В середине 1940-х, через 30 лет после придания гену имени, его молекулярная природа начала проясняться. В функциональном отношении ген представлял собой единицу наследственности, переносящую биологический признак от одной клетки к другой или от поколения к поколению. Физически ген существовал в клетке в составе хромосом, а химически – состоял из ДНК.

Однако ген лишь переносил информацию. Функциональное, физическое и химическое понимание гена требовало и понимания механизмов: как именно генетическая информация реализуется в клетке? Что именно делают гены – и как?

В поисках ответа на эти вопросы Джордж Бидл, студент Томаса Моргана, перешел от плодовых мушек к еще более примитивному организму – красной хлебной плесени[815]. Работая в Стэнфордском университете совместно с биохимиком Эдвардом Тейтемом, Бидл открыл, что гены несут инструкции по построению белков – сложных многомерных молекул, главных рабочих лошадок клетки.