Что за безумное стремленье! - Фрэнсис Крик

В тот вечер я созвал гостей в «Золотую спираль». Мы часто давали вечеринки (приемы у молекулярных биологов в Кембридже считались самыми веселыми), но эта была не такой как все. Половина гостей, например, вирусолог Рой Маркхем, не присутствовавший на утреннем собрании, просто развлекалась. Другая половина, разбившись на мелкие группы, серьезно обсуждала новую идею, отмечая, как легко она объясняет противоречивые данные, и живо выдвигая планы радикально новых, ключевых экспериментов для проверки этой гипотезы. Некоторые из них впоследствии провел Сидни во время поездки в Калифорнийский технологический институт, совместно с Франсуа и Мэттом Мезельсоном[44].

Два обстоятельства труднее всего поддаются пересказу. Первое – внезапность вспышки озарения, когда впервые возникла идея. Этот момент настолько памятен, что я помню даже, на каких местах в комнате мы сидели – я, Сидни и Франсуа, – когда это произошло. Второе – то, как эта мысль разъяснила столь многие затруднения. Одно-единственное неверное предположение (что рибосомная РНК и была носителем «послания») полностью сбило нас с пути, так что казалось, будто мы блуждаем в густом тумане. Утром того дня я проснулся лишь с кучкой путаных идей об общих принципах управления синтезом белка. Когда я ложился спать, все наши затруднения были разрешены и ответы сияли перед нами во всей ясности. Разумеется, на внедрение этих новых идей уйдут месяцы и годы, но мы больше не чувствовали себя заблудившимися в джунглях. Нам была видна открытая равнина, а вдали ясно вырисовывались горы.

Новые идеи проложили дорогу некоторым из ключевых экспериментов, благодаря которым был расшифрован генетический код, поскольку теперь можно было подумать о том, как добавить определенные матрицы (естественные или искусственные) к рибосомам – идея, раньше не имевшая смысла.

Конечно, вы не сможете удержаться и не спросить: почему же мы раньше об этом не догадались? В некотором смысле мы догадывались, но, поскольку догадка как будто ничем не подкреплялась, мы не придали ей значения. Нам потребовалось сначала поверить, что РНК, которую мы наблюдали в цитоплазме, не была носительницей послания и, следовательно, обладала какой-то иной функцией. В чем именно состоит эта функция, не вполне ясно даже теперь, хотя мы можем строить ученые догадки[45]. Затем нам потребовалось предположить существование ключевой разновидности РНК, которую никогда не наблюдали. Жаль, что мне не хватило смелости сделать этот шаг – наверное, мне помешала моя природная осторожность. По иронии судьбы, разумеется, однажды ее наблюдали (в зараженной фагом клетке), но мы не распознавали ее вплоть до того судьбоносного утра на Страстную пятницу. Разумеется, матричную РНК рано или поздно открыли бы, но я не сомневаюсь, что это озарение значительно ускорило процесс. После этого опыты, можно сказать, напрашивались сами собой. Оставалось только пахать – радостная картина!

Хотя мы с Сидни прекрасно понимали, что генетический код – проблема для биохимиков, мы все еще надеялись, что методы генетики смогут внести вклад в ее решение, тем более что генетические методы, при удачном выборе материала, могут принести плоды быстро, тогда как биохимические методы зачастую не столь оперативны. Сеймур Бензер, применив методы генетики, показал, что наследственный материал почти наверняка располагается линейно. Постановку вопроса вдохновило открытие двойной спирали ДНК, но сам метод был совершенно оригинален.

Для точного картографирования гена необходимо отыскать довольно редких особей. Чем ближе две мутации расположены в одном гене, тем меньше вероятность генетической рекомбинации между ними. Система, избранная Бензером, имела два преимущества. Гены, о которых идет речь, принадлежали бактериофагу Т4 – вирусу, который поражает клетки кишечной палочки. Вирус быстро растет и рекомбинируется с высокой скоростью. Он выбрал ген под названием rII – точнее, это пара соседних генов, – поскольку этот ген обладал важными техническими преимуществами. Подобрав нужные штаммы клетки-хозяина, можно было выделить вирус с геном дикого типа, даже если он смешан с миллионами вирусов мутантного варианта. Таким образом можно было отследить очень редкие рекомбинантные гены, настолько редкие, что, по расчетам Бензера, это позволяло даже разделить соседние пары оснований ДНК. К несчастью, не существовало обратного метода выделения мутанта среди множества вирусов дикого типа, однако при использовании подходящей бактерии-хозяина бляшка – малая колония, образованная зоной роста одной бактерии среди посева кишечных палочек в чашке Петри, – отличалась по внешнему виду, и ее было легко заметить. Единственную мутантную бляшку в чашке Петри среди сотен бляшек дикого типа отличить было сравнительно несложно.

Традиционный метод картографирования состоял в том, чтобы набрать ряд мутантов и затем определить рекомбинантное расстояние между любой парой из них. Были возможны и более точные методы с использованием трех мутантов, но все они требовали подсчетов сотен и даже тысяч бляшек, что было крайне трудоемко.

Бензер, никогда не любивший лишней работы, придумал метод получше. Он обнаружил, что, наряду с точечными мутациями, у некоторых из его мутантов, по-видимому, присутствуют делеции. На его генетической карте они выглядели как линии, поскольку перекрывали не менее двух точечных мутаций. Таким образом ему удалось собрать данные о целой серии делеций. Если две делеции перекрывались, то рекомбинация генов не могла вернуть организм к исходному дикому типу, поскольку перекрывающийся отрезок отсутствовал у обоих родителей и не мог быть восстановлен. Напротив, если две делеции не перекрывались, то при удачном случае рекомбинации дикий тип мог восстановиться.

Это можно пояснить с помощью аналогии. Представьте себе два поврежденных экземпляра книги: в одном не хватает страниц с 100 по 120, в другом – с 200 по 215. Очевидно, что по этим двум экземплярам, в каждом из которых имеется только одна непрерывная делеция, можно восстановить полный текст книги. Однако, если во второй книге утрачены не страницы 200–215, а страницы 110–125, восстановить страницы 110–120 не будет никакой возможности, поскольку они отсутствуют в обоих экземплярах.

Чтобы сделать аналогию точнее, немного расширим ее. Представьте себе, что книга содержит весьма подробные инструкции по изготовлению сложного инструмента. Предположим также, что если хотя бы одной страницы не хватает, то инструмент либо не получится, либо получится негодным к употреблению. Наконец, предположим, что у нас миллионы экземпляров каждой дефектной книги. Правило в таком случае следующее: берем по одному экземпляру каждого варианта книги. Затем берем первые n страниц из одной книги и оставшиеся страницы из другой. Проверяем, обеспечит ли новая гибридная книга изготовление работоспособного инструмента. Проделываем это миллион раз, отбирая пересекающуюся страницу (страницу n) всякий раз случайным образом. Если в какой-то момент инструмент получился пригодным, то две делеции не перекрываются. Если пригодный инструмент так и не получился, то делеции, вероятно, перекрываются.