Зачем мы стареем. Наука о долголетии: как продлить молодость

Именно с помощью умений, приобретенных в лаборатории Сенгера, Блэкберн смогла открыть природу теломер. В это время она уже работала в Йеле, где изучала крошечных одноклеточных, населяющих пресные водоемы. «Изучение организмов на молекулярном уровне полностью захватило меня. Так можно было быть уже не натуралистом, как в XIX веке, а забраться в самую глубину этих молекул, – рассказывала Блэкберн позже журналу Discover. – Мы знали, что хромосомы содержат генетический материал и что их кончики специально прикрыты. Но для чего? Мы понятия не имели. Это было все равно как смотреть с высоты 400 тысяч миль. Можно увидеть на земле какую-то точку, но никогда не узнаешь, что это кот». Изучать теломеры было особенно интересно, потому что, по словам Блэкберн, «молекулярно выражаясь, то была неисследованная территория».

Блэкберн обнаружила, что теломеры слагаются из коротких последовательностей ДНК, повторяющихся определенное число раз. У одноклеточных из пруда эта последовательность повторялась 20–70 раз. Эта тесно сжатая часть ДНК была упакована в белковый кожух. Больше того, она заметила, что при делении ДНК теломеры не копировались вместе с остальной частью генетического кода, а добавлялись к хромосомам позднее. Блэкберн знала о теломерах уже несравнимо больше, чем во времена гипотезы Макклинток, и в 1978 году она опубликовала свои открытия. И все же, как именно работают теломеры, оставалось тайной. Открыть ее она взялась вместе с Джеком Шостаком из Медицинской школы Гарварда, который пытался добиться ответов на схожие вопросы от других модельных объектов – дрожжей. Шостак навострил уши, услышав доклад Блэкберн о ее находках у пресноводных одноклеточных на конференции в 1980 году. Объединившись, двое ученых начали смешивать и взбалтывать геномы своих подопытных в чашках Петри и наблюдать, что происходит после большого количества клеточных делений. Так они и узнали, что при воспроизведении ДНК в ходе деления теломеры на концах молекулы служат буферами для механизма копирования ДНК. После каждого деления кусочек теломеры сбивается, и, когда защитный колпачок съеживается настолько, что уже не может защитить хромосому, клетка перестает делиться и вступает в старческий период – дряхлеет.

Оставалось еще ответить на любопытный вопрос: откуда берутся теломеры, если не копируются вместе со всей ДНК? Эта часть головоломки встала на место лишь годы спустя, когда Блэкберн уже работала в собственной лаборатории при Калифорнийском университете в Беркли. Позже она рассказывала на YouTube-канале iBiology, что в науке рано или поздно наступает момент, когда ты пытаешься истолковать данные своих наблюдений в свете общепринятых принципов, «но решение просто не сходится. Никак не получается затолкать факты в старую коробку, и тогда приходится наконец сказать: ладно, поищем другие варианты».

Аспирантка Блэкберн по имени Кэрол Грейдер взялась исследовать для своей диссертации, откуда вообще берутся эти крошечные кусочки повторяющейся ДНК. Покрутившись в целом ряде тупиков, так хорошо знакомых исследователям, Грейдер с Блэкберн решили проверить догадку, что в клетках прячется какая-то неизвестная субстанция, задачей которой и является постройка защитных колпачков хромосом. Грейдер положила кусочки ДНК прудовых одноклеточных в пробирку вместе с набором наудачу взятых строительных материалов для теломер. В начале наблюдения все фрагменты ДНК были одной длины. Грейдер пометила радиоактивными маркерами строительные блоки теломер, чтобы следить за их судьбой.

На дворе стоял 1984 год, и любознательность Грейдер, а также ее преданность делу были, должно быть, необыкновенные, потому что она пошла проверять состояние эксперимента в Рождество. Оказалось, что строительные элементы выстроились по порядку, чтобы стать теломерами, и прикрепились к фрагментам ДНК, которые теперь были все разной длины. Это было первым признаком того, что неизвестное вещество и правда есть; вместе исследовательницы окрестили его теломеразой. Позднее стало ясно, что Блэкберн, Грейдер и Шостак на примере своих простейших модельных организмов открыли фундаментальные механизмы, работающие в огромном количестве живых существ, и нас в том числе. За это достижение все трое получили общую Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2009 году.