Узнай о своих генах. Азбука для небиологов - Эррол К. Фридберг
ДНК содержится в подавляющем большинстве приблизительно 37,2 триллионов клеток, из которых состоит тело человека. Все ткани и органы нашего тела состоят из клетокк – крошечных образований диаметром около 100 мк (микрон – это одна миллионная доля метра), которые можно увидеть под микроскопом. Если вы не имеете представления о том, что такое клетка человека, представьте себе клетку, похожую на крошечный полый шар. Оболочка шара называется плазматической мембраной (рис. 3.2). Внутренняя часть шара заполнена жидкостью, называемой цитоплазмой, которая в основном состоит из воды, солей и белков. В цитоплазме содержатся многочисленные структуры (рис. 3.2). Одна из этих структур, которых в каждой данной клетке много, называется «митохондрия» (рис. 3.2). Биохимические процессы, генерирующие энергию, необходимую нашим клеткам, осуществляются в митохондриях. В одной из следующих глав мы расскажем о том, что, к великому удивлению биологического сообщества, сравнительно недавно выяснилось, что митохондрии содержат ДНК!
Рис. 3.2. Типичная клетка человека. Надеюсь, вам будет интересно познакомиться со следующими структурами клетки: плазматическая (клеточная) мембрана, цитоплазма, митохондрия (на этом рисунке их всего четыре, хотя в некоторых клетках их может быть сотни) и, самое главное, ядро (в котором нашли ДНК), содержащее маленькую структуру, которая называется «ядрышко» (впрочем, вам не стоит в нее углубляться)
* * *
В мае 1943 года Освальд Эвери написал письмо брату Рою, профессору микробиологии Университета Вандербильта в штате Теннесси, в котором высказал мнение о том, что «трансформирующий фактор» Фреда Гриффита состоит из ДНК. Вот что он писал:
«Если мы правы, а это еще не доказано, то это означает следующее: нуклеиновые кислоты важны не только с точки зрения структуры, это и функционально активные вещества, определяющие биохимическую активность и конкретные свойства клеток, а это значит, что с помощью известной химической субстанции можно вызывать предсказуемые и наследственные изменения в клетках. Ведь именно об этом так долго мечтали генетики. Похоже на вирус, но это может быть ГЕН».
Один из основных атрибутов научного исследования в любой области состоит в следующем: независимо от степени убедительности нового открытия оно должно пройти серьезные испытания и получить всестороннюю оценку, прежде чем его безоговорочно примет большинство научных сообществ и весь мир. Без этой критической проверки огромные усилия, средства и масса времени могут быть потрачены впустую. Учитывая эту реальность, которая уготована всем ученым в преддверии новых важных открытий, неудивительно, что заявление Эвери о том, что гены состоят из ДНК, было воспринято с большим предубеждением.
В первую очередь это объяснялось распространенным убеждением, что огромное разнообразие биохимических реакций в клетках, определяемых генами, несомненно, требует субстанции, существующей во многих формах, например, белков, которых в организме человека насчитывается около 20 тысяч. С другой стороны, бытовало мнение, что ДНК, состоящая в первую очередь всего из четырех повторяющихся химических соединений, называемых основаниями, а именно аденина (А), тимина (Т), гуанина (G) и цитозина (С), – это структура, которая не пригодна для предполагаемой роли генов, и ее иногда в шутку называли «скучной» молекулой.
Запоминать сами названия – аденин, тимин, гуанин и цитозин – необязательно. Однако будет нелишним запомнить буквы A, T, G и C. Они встретятся вам в книге много раз. Несмотря на укоренившееся мнение о том, что ДНК – это «скучная молекула», непригодная быть веществом, из которого состоят гены, многие подвергали сомнению (вопреки героическим усилиям Эвери выделить абсолютно чистую ДНК) утверждение о том, что конечный продукт выделения полностью свободен от белка. Один влиятельный биолог написал в письме коллеге: «Вряд ли тот, кто очистил ДНК, сомневается в том, что даже в лучших препаратах остаются следы белка, и 1 или 2 % белка могут содержаться в препарате «чистой, свободной от белка» нуклеиновой кислоты». Критики утверждали, что микроскопические количества материала, очищенного Эвери и его коллегами, которое работало в их системе, могло содержать миллионы молекул белка, хотя Эвери неоднократно показывал, что никаких следов белка в очищенном материале, вызывающем трансформацию, не обнаруживается. «Эвери хотел доказать отрицательный результат и показать, что его очищенные экстракты полностью свободны от белков, а это невозможно», – высказался один историк естествознания.
* * *
Однако не все научные сообщества были столь скептически настроены по отношению к открытию Эвери. Авторитетный научный журнал Nature писал о его работе в восторженном тоне, да и многие ученые давали хвалебные отзывы. В октябре 1944 года Медицинская академия Нью-Йорка наградила Эвери золотой медалью. Годом позже Лондонское королевское общество удостоило его экспериментальные достижения медалью Копли, а в 1947 году Эвери наградили премией Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования. Несколько раз Эвери номинировали на Нобелевскую премию, но он так и не получил заветную награду. Говорят, что Арне Тиселиус, шведский биохимик и лауреат Нобелевской премии 1948 года, назвал Освальда Эвери самым заслуженным ученым, так и не получившим Нобелевскую премию! А Сиддхартха Мукерджи в своей книге «Ген. Сокровенная история» написал, что Эвери не получил премию, потому что «Эйнар Хаммарстен, влиятельный шведский химик, отказывался верить тому, что ДНК может нести генетическую информацию».
После заявления Эвери о том, что гены состоят из ДНК, два ученых, Алфред (Ал) Херши (рис. 3.3) и Марта Чейз (рис. 3.4) провели эксперимент, который подтвердил его точку зрения. Ал Херши родился в Овоссо, штат Мичиган. В 1930 году он закончил Мичиганский государственный университет, став бакалавром естественных наук, а в 1934 году получил степень доктора бактериологии. Потом он приступил к работе в Школе медицины при Университете Вашингтона в Сиэтле, где исследовал вирусы, которые заражают бактерии; эти вирусы получили название «бактериофаги» или просто «фаги». Бактериофаги – это крошечные организмы, намного мельче бактерий, состоящие только из ДНК с компонентами генов фагов, окруженные белковой оболочкой. Долгие годы бактериофаги были важным источником информации о генах. Многие докторские диссертации в области
