Гонка за расшифровкой ДНК.

Значение открытия Мишера оставалось непонятым более полувека. Когда началось изучение биохимических основ генетики в начале XX века, ученые начали понимать, что ген должен быть каким-то сложным химическим веществом. Они знали, что гены располагаются в хромосомах (подробнее см. в следующей главе). Они также знали, что только в хромосомах содержится два сложных химических вещества — белки и нуклеиновые кислоты (так переименовали нуклеин после Мишера), ДНК и родственная ей рибонуклеиновая кислота, РНК.

Большинство генетиков считали, что нуклеиновые кислоты — недостаточно сложные химические вещества, чтобы нести генетический код. Здравый смысл подсказывал, что гены должны быть каким-то типом белков. Все эти рассуждения были перевернуты с ног на голову опытами, проведенными в конце 1930-х — начале 1940-х годов Освальдом Эвери (Oswald Avery), иммунологом Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке.

Исследователь из британского Министерства здравоохранения Фред Гриффит (Fred Griffith) ранее показал, что невирулентная форма бактерий Streptococcus pneumoniae, названная шероховатой, могла трансформироваться в вирулентную форму, названную гладкой. Гриффит вводил мышам инъекцию живых шероховатых и мертвых гладких бактерий. В течение двух дней многие мыши погибли. Из их крови Гриффит выделил живые гладкие бактерии. Что-то трансформировало живую шероховатую и невирулентную форму бактерий в гладкую и вирулентную.

Более десятилетия Эвери упорно проводил трудоемкие опыты в попытках отыскать природу «трансформирующего принципа». Его выводы превзошли все ожидания: трансформирующим принципом у Streptococcus pneumoniae и, как потом оказалось, у всех других форм жизни была ДНК.

Результаты Эвери не сразу были восприняты всеми, но проведенные в течение следующих нескольких лет эксперименты подтвердили ключевую роль ДНК в генетике. В частности, в исследованиях Альфреда Херши (Alfred Hershey) и Марты Чейз (Martha Chase) было показано, что генетическую информацию вирусов, впрыскиваемую в клетку и приводящую к ее заражению, несет ДНК вируса, а не его белковая оболочка (можете себе представить, какое высокотехнологическое оборудование они использовали, чтобы разделить ДНК и белковую оболочку вируса? Кухонный блендер).

Открытие Эвери поднимало другой вопрос: если ДНК несет генетическую информацию, как она это делает? Ученые предполагали, что разгадка кроется в молекулярной структуре ДНК. И стартовала гонка за ее расшифровкой.

Три группы начали изучать структуру ДНК до опубликования результатов Херши и Чейз. Одну группу в Калифорнийском технологическом институте, в США, возглавлял Лайнус Полинг (Linus Pauling). Две группы работали в Англии. Одна из них — в Королевском колледже, в Лондоне, ею руководил Морис Уилкинс (Maurice Wilkins). Его коллегой была Розалинд Франклин (Rosalind Franklin), занимавшаяся рентгеновской кристаллографией ДНК. Другая английская группа работала в Кембридже и включала американца Джеймса Дьюи Уотсона (James Dewey Watson) и англичанина Френсиса Гарри Комптона Крика (Francis Harry Compton Crick).

Размышляя, дискутируя и строя модели, Крик и Уотсон безуспешно пытались расшифровать структуру ДНК. Но 30 января 1953 года Уотсон посетил Мориса Уилкинса в Королевском колледже. Они встречались раньше и стали друзьями. Уилкинс показал Уотсону «фотографию 51», рентгеновское фото кристалла ДНК, сделанное Розалинд Франклин (без ее разрешения). Когда Уотсон посмотрел фотографию, к нему пришла вспышка озарения. Он рассказал Крику о своих мыслях, и в течение месяца они сформулировали представление о структуре ДНК. Их короткая работа по этому вопросу появилась в британском научном журнале «Природа» 25 апреля 1953 года. Пять недель спустя они опубликовали вторую статью, в которой объясняли, как структура ДНК могла быть ключом к ее саморепликации — основе воспроизведения всех форм жизни на Земле.

Розалинд Франклин, 1920-1958

Розалинд Франклин решила стать ученым, когда ей исполнилось 15 лет, и поехала поступать в Кембриджский университет. (Ее отец сначала отказался платить за образование Розалинд, потому что вообще не одобрял университетское образование для женщин, вместо него заплатила тетя.)

Окончив университет в 1941 году, Франклин начала изучать древесный и каменный уголь и возможность их эффективного использования. Ее работа положила начало целой области науки: исследованиям высокопрочных карбоновых волокон. В возрасте 26 лет, едва получив степень доктора философии, она начала работать с рентгеновской дифракцией: использовать рентгеновское излучение в исследовании молекулярных структур кристаллов. Розалинд распространила эту методику с изучения простых кристаллов на изучение сложной неживой материи, представленной большими биологическими молекулами.

Ее работу оценили и пригласили в 1950 году присоединиться к исследованиям группы ученых в Королевском колледже Лондона, изучавшей живые клетки. Франклин было предложено работать с ДНК. К сожалению, она не поладила с Морисом Уилкинсом, вторым человеком в лаборатории и руководителем исследований ДНК.

Тщательно настроив оборудование для получения очень тонкого пучка рентгеновских лучей и улучшив процесс выделения образцов ДНК, Франклин оказалась в состоянии сделать удивительно четкие рентгеновские дифракционные фотографии молекулярной структуры ДНК. Именно такое фото без ее разрешения Уилкинс показал Уотсону. Это помогло Уотсону и Крику успешно расшифровать структуру ДНК, обогнав коллектив ученых Королевского колледжа.

Вскоре после этого Франклин ушла из Королевского колледжа (с условием, что не будет работать с ДНК). Она вернулась к изучению угля и обратила внимание на вирусы. Ее исследовательская группа в Бирбекском колледже в Лондоне заложила основы структурной вирусологии.

Франклин умерла от рака яичников в возрасте 37 лет в 1958 году. Многие убеждены, что она должна была разделить Нобелевскую премию 1962 года с Уотсоном, Криком и Уилкинсом. Однако Нобелевские премии не присуждаются ученым посмертно.


Оставить комментарий

Ваш комментарий