Что за безумное стремленье! - Фрэнсис Крик

Хотя я тогда этого еще не понимал, молекулярная биология стояла на пороге огромного прорыва, который совершат три новые технологии: рекомбинантные структуры ДНК, быстрое секвенирование ДНК и моноклональные антитела. Критики, утверждавшие ранее, что от молекулярной биологии мало практической пользы, смолкли, осознав, что новые технологии могут приносить деньги. Не буду здесь пытаться описывать подробности всех этих важнейших достижений, а также удивительные результаты, появляющиеся чуть ли не каждый день, в основном потому, что сам я в них не принимал прямого участия.

Я решил, что переезд в Солковский институт – идеальная возможность увлечься работой мозга. Много лет я наблюдал за отдельными областями этой сферы издали. (Об исследованиях Дэвида Хьюбела и Торстена Визеля, посвященных зрительной системе, я узнал из сноске к статье в литературном журнале Encounter.) Я сообразил, что, если хочу более серьезно заняться мозгом, начинать нужно сейчас или никогда, ведь мне уже перевалило за шестьдесят.

Мне понадобилось несколько лет, чтобы расстаться с прежними интересами, тем более что в молекулярной биологии непрерывно происходили чудеса. Одним из чудес стало открытие того, что во многих случаях отрезок ДНК, кодирующий одну полипептидную цепочку, не непрерывен, а перебивается длинными отрезками как будто бы бессмысленных последовательностей. Эти последовательности, которые назвали интронами, удаляются из заготовки матричной РНК благодаря процессу, называемому сплайсингом. Получившаяся матричная РНК, в которой все кодирующие кусочки (экзоны) теперь собраны воедино, отправляется затем в цитоплазму, чтобы управлять на рибосоме синтезом того белка, который она кодирует.

Подобные интроны встречаются преимущественно у высших организмов. В наших собственных генах интроны, то есть некодирующие последовательности, зачастую длиннее, чем кодирующие (экзоны). Интроны встречаются намного реже у тех «высших» организмов (таких как плодовая мушка-дрозофила), у которых сравнительно небольшой геном. А у примитивных организмов, таких как бактерии, интроны практически отсутствуют, разве что в очень специфических позициях [короткие интроны в генах транспортной РНК].

Кроме того, было обнаружено, что не все отрезки ДНК в промежутках между генами так уж значимы. Большая часть нашей ДНК – возможно, до 90 % – на первый взгляд представляет собой ненужный мусор. Даже если она чем-то полезна, ее функция, вероятно, не зависит напрямую от ее точной последовательности. Мы с Лесли Орджелом написали статью, в которой выдвинули предположение, что это «эгоистичная ДНК», а лучше было бы сказать, «паразитическая ДНК», которая существует не ради пользы организма, а ради самой себя. Ричард Докинз уже наметил бегло такую возможность в своей книге «Эгоистичный ген»[52].

Мы с Лесли предположили, что эти эгоистичные фрагменты ДНК возникали неоднократно и независимо как паразиты, которые перепрыгивали по хромосоме с места на место, оставляя свои копии в хозяйской ДНК. Через какое-то время многие из этих последовательностей становились бессмысленными из-за случайных мутаций и затем постепенно в долгосрочной перспективе уничтожались клеткой-хозяином. Одновременно с тем в хозяйскую ДНК могли вторгаться новые паразитические последовательности, пока в конце концов соотношение между хозяйской и паразитической ДНК не достигало равновесия. Верны ли эти соображения – еще предстоит выяснить.

Возможность существования подобной эгоистичной ДНК – именно то, что могла бы предсказать теория естественного отбора. Вам, без сомнения, известно, что такое паразит – например, ленточный червь, но вам поначалу может показаться странной идея, что паразитом может быть и молекула, живущая в ваших хромосомах. А почему бы и нет? Отметим, существование интронов оказалось едва ли не полной неожиданностью. Никто не высказывал внятных предположений об их существовании до того, как экспериментаторы случайно их обнаружили. Интроны, возможно, были бы открыты раньше, если бы имелись в сколько-нибудь заметных количествах у кишечной палочки или ее фагов. Классическая генетика не давала никаких намеков на их существование, даже у такого организма, как дрожжи, геном которых был картографирован с достаточно высокой точностью. Интроны – классический пример того, что можно упустить, пользуясь в чистом виде методом «черного ящика», то есть изучая лишь поведение организма и не заглядывая, что у него внутри.

В этот период я также написал научно-популярную книгу о происхождении жизни. Мы с Лесли Орджелом во время поездки на научную конференцию по проблеме связи с внеземным разумом (Communication with Extraterrestrial Intelligence, CETI), которая проводилась под Ереваном, в Советской Армении, в сентябре 1971 г., пришли к мысли, что, возможно, жизнь на Земле произошла от микроорганизмов, засланных к нам на беспилотном космическом корабле высшей цивилизацией из иного мира. К этой теории нас привели два факта. Первый – единство генетического кода, указывающее на то, что на каком-то этапе жизнь прошла сквозь популяционное бутылочное горлышко. Второй – то, что возраст Вселенной, по-видимому, вдвое с лишним превышает возраст Земли, следовательно, было достаточно времени, чтобы жизнь могла дважды пройти путь от простейших начал к высокоорганизованному разуму.

Мы назвали нашу теорию «направленная панспермия». Термин «панспермия», введенный в 1907 г. шведским физиком Сванте Аррениусом, означает гипотезу, что микроорганизмы прибыли на Землю из космоса и посеяли семена всей земной жизни. Мы добавили «направленная», чтобы обозначить, что кто-то целенаправленно каким-то образом отправил сюда микроорганизмы.

Когда пишешь популярную книжку о происхождении жизни, главная трудность в том, что эта проблема лежит преимущественно в сфере химии, и преимущественно органической химии. «Чайники», как правило, химию не любят. «Я всё поняла, – сказала как-то моя мама, когда я дал ей прочесть одну рецензию, – кроме этих иероглифов». Однако цель моей книги состояла не в том, чтобы решить проблему происхождения жизни, а в том, чтобы дать представление о множестве областей науки, задействованных в ее решении, от космологии и астрономии до биологии и химии.

Сам я относился и отношусь к идее направленной панспермии довольно бесстрастно – в книге даже есть объяснение, что такое хорошая теория и почему наша теория, не будучи в принципе недоказуемой, очевидным образом весьма спекулятивна. Книга вышла в 1981 г. в издательстве Simon & Schuster под заглавием «Сама жизнь» (Life Itself). Хотя я считал этот заголовок слишком фундаментальным, не соответствующим содержанию, издатель настоял на нем.

Вернемся к мозгу. Когда я впервые решил вплотную заняться его изучением, мне казалось, что с проблематикой я уже по большей части знаком, по крайней мере в общих чертах. В Кембридже я много лет общался с Хоресом Барлоу, с которым меня познакомил мой друг Георг Крайзель, математик, и в пятидесятые слышал доклад Хореса в Гарди-клубе, о лягушачьем глазе и гипотетическом «детекторе насекомых» в нем. В том же Гарди-клубе я слушал выступление Алана Ходжкина и Эндрю Хаксли, посвященное их знаменитой модели нервного импульса в аксоне кальмара. Позже я познакомился с нейрофизиологом Дэвидом Хьюбелом на небольшой конференции, проходившей в Солковском институте в 1964 г. Задача этой конференции заключалась в том, чтобы проинформировать сотрудников института о текущем положении дел в нейробиологии, на тот случай, если мы планируем у себя в институте назначения в этих областях.