Глава 10
Морис Уилкинс и ДНК
<...> В 1931 году эпохальный эксперимент Гриффита привлёк внимание очень робкого, маленького, лысеющего холостяка по имени Освальд Теодор Эвери, канадца по происхождению, врача по образованию, занимавшегося научными исследованиями в Рокфеллеровском институте.
Ещё в молодости, работая с биохимиком Майклом Хейдельбергером, Эвери открыл химическую природу капсул четырёх типов пневмококков, с которой была связана не только токсичность, но и серологическая специфичность этих бактерий. Кроме того, молодые учёные установили, что капсула каждого вида пневмококков состоит из специфического полисахарида.
Четыре полисахарида, хотя и состоявшие из похожих, простых молекул сахара, резко отличались друг от друга по своим биологическим свойствам. Вполне вероятно, что этот факт, установленный Эвери на раннем этапе его карьеры, навел его на мысль о том, что биологические свойства любой макромолекулы зависят от внутренних взаимосвязей между составляющими её молекулами. Это была совершенно новая идея – даже самые выдающиеся биохимики приняли её только во второй половине XX века. Конечно, если бы Мишер или кто-то из его ближайших последователей знал о зависимости биологических свойств макромолекулы от взаимосвязей между образующими её частями, роль ДНК в передаче наследственной информации была бы открыта на полвека раньше. В 1930 году эта поразительная истина не была до конца очевидна и самому Эвери, недаром он поручил своим лаборантам проверить удивительные результаты Гриффита. И ассистентам Эвери не потребовалось много времени, чтобы их подтвердить. Дж. Лайонел Эллоуэй сообщил, что ему легко удалось преобразовать невирулентный пневмококк в вирулентный, просто добавив экстракт мёртвых вирулентных пневмококков в колонию их невирулентных собратьев, растущую в пробирке. Узнав об этом, Эвери загорелся идеей определить природу субстанции, благодаря которой один вид пневмококков превращается в другой. Даже быстро развивавшийся гипертиреоз, практически выведший учёного из строя на четыре года, не поколебал его решимости идентифицировать загадочное вещество. После гибели Гриффита в 1941 году, во время немецкой бомбардировки, Эвери раздобыл его фотографию и до самого выхода на пенсию держал её на своём столе в Рокфеллеровском институте.
Эвери работал не в одиночку. В 1935 году к нему присоединился ещё один канадский врач, Колин Маклеод, а в 1941 году в их команду вошёл Маклин Маккарти, недавний выпускник медицинского факультета Университета Джона Хопкинса. Оба врача внесли огромный вклад в тридцатисемилетнее исследование химических свойств того, что они называли трансформирующим агентом.
На первом этапе анализа этого трансформирующего агента им удалось выделить небольшое количество ДНК. Несмотря на присутствие следов других химических веществ, в том числе и небольшого количества белков, гениальное чутьё одного или нескольких членов группы Эвери–Маклеода–Маккарти подсказало им выбрать в качестве объекта более пристальных исследований именно фракцию ДНК. Мы никогда не узнаем, кому именно в голову пришла эта идея, но можем быть совершенно уверены в том, что Эвери, будучи лидером группы, если сам и не сделал решающего вывода, то, во всяком случае, не стал его оспаривать.
Итак, на протяжении многих лет три врача использовали все доступные им иммунологические, химические, биологические и физико-химические методы, чтобы выделить ДНК, и только ДНК, из специфических экстрактов. С самого начала во всех выделявшихся ими ДНК обнаруживался трансформирующий агент. Самой сложной оказалась задача освобождения ДНК от малейших следов белка, с которым она была связана в нуклеопротеиновом комплексе пневмококка. Эвери отлично знал, что, согласно общепринятой точке зрения, трансформирующим агентом может служить только белок с его невероятно сложным строением. Однако Эвери хорошо понимал, что общепринятая точка зрения не всегда истинна.
Может быть, наиболее ярким доказательством трансформирующей способности ДНК явилась характерная утрата этой способности после добавления фермента, разрушающего кислоту. Через несколько лет, в основном благодаря усилиям Маккарти, группа сообщила об успешном выделении в чистом виде этого ДНК-разрушающего фермента.
Десятого декабря 1943 года, уступив настойчивым просьбам коллег, Эвери выступил с лекцией перед всеми сотрудниками Рокфеллеровского института и сообщил, что чистая ДНК, выделенная из мёртвых инкапсулированных пневмококков III типа, оказалась способной преобразовывать культуру неинкапсулированных пневмококков II типа в инкапсулированные пневмококки III типа.
В конце лекции, как рассказывал Маккарти, коллеги устроили Эвери овацию; однако когда председательствующий предложил задавать вопросы или выступать с комментариями, в зале воцарилась мёртвая тишина. Наконец поднялся один из бывших сотрудников Эвери и поведал публике, как велись многолетние исследования, результаты которых только что были представлены. Потом он вернулся на своё место. Председательствующий, доктор Шнайдер, позже рассказывал Маккарти:
– И снова последовала долгая пауза. В конце концов, когда я уже не мог этого выдержать, я сказал: «Наше заседание, выявившее полное единство мнений, объявляется закрытым».
Важнейшая статья с описанием ДНК как единственной химической субстанции, содержащей трансформирующий агент, была напечатана в февральском выпуске «Журнала экспериментальной медицины» («Journal of Experimental Medicine») за 1944 год.
В 1990 году, когда мы встречались с Маккарти, он рассказал нам, что статья отнюдь не стала сенсацией. Во-первых, генетики почти не читали «Журнал экспериментальной медицины». Во-вторых, все это происходило в 1944 году, во время войны, и в газетах печатались куда более захватывающие истории, нежели отчёт о том, что загадочное химическое вещество «ДНК» способно преобразовывать пневмококки II типа в пневмококки III типа.
Но куда более серьёзным препятствием на пути признания работы стал категорический отказ ведущего биохимика Рокфеллеровского института Альфреда Мирского признать генетические функции ДНК. Судя по всему, он не мог поверить, что ДНК, состоящая только из пуринов и пиримидинов, а также из нескольких фосфатов и сахаров, могла быть тем самым трансформирующим агентом. Переносить такой объем информации, по его мнению, мог только сложный белок.
И в стенах института, и за его пределами он неустанно выступал против концепции ДНК, предложенной Эвери и его коллегами. В лекции, прочитанной в апреле 1946 года перед той же аудиторией, которая три года назад слушала доклад о трансформации пневмококков, Мирский безжалостно обрушился на выводы Эвери и его сотрудников. Несмотря на то что они самым тщательным образом удалили из исследуемой субстанции все возможные остаточные элементы белка, Мирский утверждал, что в их якобы чистом растворе ДНК всё-таки содержалось от одного до двух процентов белка, а этого количества вполне достаточно, чтобы играть роль носителя трансформирующего агента.
Сидя в зале, Эвери слушал эти ожесточённые нападки. Он ни разу не попытался выступить против утверждений Мирского; он не произнёс ни слова. Он также не сделал попыток опровергнуть опубликованную Мирским статью, отрицавшую роль ДНК как носителя трансформирующего агента. Однако в 1946 году у Эвери началась тяжёлая депрессия, и за время, прошедшее с первого сообщения о роли ДНК в 1944 году до тихого выхода на пенсию в 1948 году, он почти не занимался исследованиями. Точно так же, как Уильям Гарвей тремя столетиями ранее, усталый 71-летний Освальд Эвери оставил мир науки и прожил – незаметно и тихо – оставшиеся ему семь лет в доме своего брата Роя в Нэшвилле, штат Теннесси.
Вероятно, его расстроило, что открытие ДНК как субстанции, передающей наследственную информацию, не было признано и не получило известности как одно из величайших научных достижений столетия. Не исключено, что он даже не знал, что в конце 1940-х годов его номинировали на Нобелевскую премию, но из-за упрямого нежелания Мирского признать правильность выводов Эвери относительно ДНК Нобелевский комитет счёл разумным отложить присуждение премии до того времени, пока открытие не получит дополнительного подтверждения.
Мы никогда не узнаем, что почувствовал Эвери в 1953 году, когда прочитал статьи Уилкинса, Уотсона, Крика и Франклин. Что касается его коллеги Колина Маклеода, открытие этими учёными структуры ДНК не произвело на него большого впечатления. Мы можем утверждать это, поскольку Маккарти передал нам копию записки, адресованной ему Маклеодом после прочтения «Двойной спирали» Уотсона. Вот что он писал:
Может быть, настанет день, когда ты объяснишь мне эпохальное значение двойной спирали и т.д. Если бы это не придумали во вторник, то вполне могли бы придумать в какой-то другой лаборатории в среду или в четверг.
Пребывающий в растерянности, твой Колин.
Конечно, и Маклеод, и Маклин Маккарти испытали нечто большее, чем лёгкую обиду, по поводу того, что их открытие роли ДНК в передаче наследственной информации почти не привлекло внимания. В 1970 году нобелевский лауреат Уэнделл Стенли отмечал, что сообщение, сделанное этими учёными в 1944 году, оказалось «неоткрытым открытием». Однако это утверждение Стенли следует назвать непростительно неверным. Он знал лучше многих, что, прочитав статью Эвери, ворчливый биохимик из Колумбийского университета Эрвин Чаргафф немедленно бросил все свои исследования и посвятил себя изучению химической структуры ДНК. В 1949 году Чаргафф опубликовал первое сообщение о том, что в молекуле ДНК содержится равное количество аденина и тимина, а также гуанина и цитозина (правило Чаргаффа). Позже Уотсон, Крик и Уилкинс признали ключевое значение этой работы для их собственных исследований структуры ДНК.
Непреходящее значение открытия 1944 года легко понять, если вспомнить, как об этом пишет Джеймс Уотсон в «Двойной спирали»: именно указание на роль ДНК как молекулы-носителя наследственности, подтолкнуло Уотсона и Крика в 1951 году заняться изучением её молекулярной структуры.