ДНК и её человек. Краткая история ДНК-идентификации - Елена Клещенко

Иногда Нобелевскую премию дают за годы упорной работы, иногда – за вдохновенное озарение. Хотя за озарением чаще всего тоже следуют годы упорной работы. Как, например, в истории открытия полимеразной цепной реакции – ПЦР.

В чем секрет этого открытия? Кэри Муллис – умный и незаурядный человек, но умных и незаурядных в молекулярной биологии на этапе ее эффектного старта было пруд пруди. Может, дело в везении, что бы это ни значило. Или в умении не упустить удачу, не отмахнуться от золотого блеска на краю поля зрения, не забыть о нем ради рутины. Нобелевский лауреат Эдмунд Фишер сказал по аналогичному поводу: “Счастливый ученый тот, кто ищет иголку в стоге сена, а находит дочку фермера”.

Эксцентричность и нонконформизм Кэри Муллиса выделяют его даже на фоне коллег и современников, среди которых мало скучных людей. В своей Нобелевской лекции[26] он отмечает, что родился в тот самый год, когда вышла “Что такое жизнь с точки зрения физика?” Эрвина Шрёдингера (1945), и добавляет: “Я жил в Колумбии, Северная Каролина, где никто не заметил, что у нас нет экземпляра [этой книги]. Но мой дом был в нескольких кварталах от дикой, неосвоенной лесной зоны с ручьем, поссумами, енотами, ядовитыми змеями, драконами и веткой железной дороги. Не нужна нам была книга”. Родители развелись, мать работала риелтором и не требовала от детей железной дисциплины. Когда Уотсон и Крик открыли структуру ДНК, братья Муллисы играли в лесу и лазили в неосвещенную ливневую канализацию под городом. Когда за открытие структуры ДНК вручали Нобелевскую премию, Кэри с товарищами увлекся ракетостроением. В качестве топлива использовали смесь калийной селитры, купленной в магазине, с сахаром, утащенным с маминой кухни, и угольной пылью. В те старые добрые времена, ностальгически вспоминает Муллис, мальчик мог спокойно купить динамитный запал. Ракета была четырех футов в длину (тут мама немного забеспокоилась). Однажды юные ракетостроители запустили лягушку пусть не в космос, но на высоту около мили, и она вернулась живой. А в другой раз напугали пилота самолета, идущего на посадку. “Виноваты”, – коротко комментирует этот случай Муллис.

В школе (еще одна вещь, сегодня почти невозможная) ученики могли бесконтрольно экспериментировать в химической лаборатории. Это занятие Кэри никогда не надоедало, и уже во время учебы в Технологическом институте штата Джорджия на каникулах Муллис с товарищем устроили лабораторию органического синтеза в старом курятнике на окраине. Синтезировали они всякие вредные и взрывающиеся вещества (в то время законодательство еще не успело запретить подобные инициативы): “Никто не хотел их делать, но кое-кто хотел их иметь, так что производство было за нами. Мы не страдали ни от скуки, ни от начальства. Мы сделали достаточно денег, чтобы приобретать новое оборудование”. Среди их клиентов был руководитель Columbia Organic Chemical Company, покупавший и перепродававший их продукцию.

Когда Кэри Муллис поступил в аспирантуру Калифорнийского университета в Беркли, уже был расшифрован генетический код, но ДНК – длинный нудный полимер – юного биохимика не интересовала, он предпочитал небольшие молекулы с интересными свойствами. Он занимался синтезом и структурой бактериального белка – транспортера железа. Ему повезло и с руководителем дипломной работы: биохимик Джон Драйан “Джой” Нейландс управлял лабораторией так, что студенты не ощущали тягот академической дисциплины. Например, Кэри Муллис выбрал в качестве спецкурса астрофизику, резонно рассудив, что молекулярной биологии он может научиться у коллег, а заниматься астрофизикой потом некогда будет. По-видимому, мечты о космосе его не отпускали. В то время он написал статью “Космологическая значимость обратного течения времени”, о “невидимом компоненте Вселенной”, для которого время движется в другую сторону. Послал ее Кэри – когда речь идет о фундаментальных проблемах, скромность неуместна! – в журнал Nature. Многие в молодости размышляют о тайнах мироздания и придумывают завиральные идеи вселенского масштаба, но случай Муллиса уникален тем, что Nature статью напечатал[27]. Публикация в журнале первого ряда выручила его, когда встал вопрос о том, может ли быть присвоена степень PhD человеку, не изучавшему молекулярную биологию.

Получив степень, Кэри Муллис отправился в Канзас, потому что его тогдашняя жена собиралась там учиться в медицинской школе. Теперь он захотел стать писателем, но быстро понял, что для этого ему не хватает жизненного опыта: герои получались плоскими и неубедительными. Пришлось вернуться к наукам о жизни (к счастью для человечества). Муллис нашел работу в медицинской школе. Через два года, после развода с женой, он возвратился в Беркли. Работал в ресторане, затем в Университете Калифорния (Сан-Франциско). А потом попал на семинар о клонировании гена соматостатина, и это так впечатлило его, что он начал искать работу, где требовалось бы синтезировать ДНК.

Такая работа нашлась в компании Cetus. С 1979 г. Муллис работал там, был очень доволен. В то время в Сан-Франциско появилось несколько биотехнологических компаний и научных групп, занимавшихся синтезом ДНК. И в начале 1980-х Муллис, уже будучи руководителем лаборатории, столкнулся с парадоксальной проблемой: у него было слишком много олигонуклеотидов – коротких кусочков ДНК с заданной последовательностью “букв”. Олигонуклеотиды, они же олиги на лабораторном жаргоне, синтезировала специальная машина, купленная в компании Biosearch, и руководитель понял, что эта механизация создает угрозу рабочим местам. Если машина синтезирует за восемь часов столько олигонуклеотидов, сколько сотрудники лаборатории вручную за три недели, зачем нужны сотрудники? Может, их уволить? Муллису эта идея не нравилась, никого увольнять он не хотел и начал размышлять над тем, куда бы применить большое количество коротких цепочек ДНК. Что бы такого сделать с помощью этого неожиданно возникшего ресурса и ловких рабочих рук, желательно с пользой и выгодой для всех?

Итак, майской ночью 1983 г. Кэри Муллис, как обычно, ехал на своей серебристой “хонде” по трассе 128, направляясь из Беркли в Мендосино, в летний домик, где собирался провести выходные. С ним в машине была его девушка Дженнифер Барнетт, химик компании Cetus. (Роман их протекал столь бурно, что в Нобелевской лекции Муллиса о Дженнифер рассказывается едва ли не больше, чем о ПЦР.) Дорога поднималась в горы, вокруг цвели каштаны. Дженнифер спала, Кэри вел машину и думал, куда девать олиги.

В соседней лаборатории под руководством Генри Эрлиха занимались детекцией точечных мутаций в ДНК. Вот, скажем, мутации, которые гарантированно приводят к тяжелому заболеванию или смерти плода (ряд таких мутаций уже был известен). Беременная женщина по какой-то причине беспокоится, есть ли мутация у ее ребенка, если есть – это показание к аборту по страховке. Как бы это выяснить быстро, недорого и с гарантией?