Происхождение эволюции. Идея естественного отбора до и после Дарвина - Джон Гриббин

которой основания располагались таким образом, чтобы основания одной нити соединялись с основаниями второй. Аденин всегда соединялся с тимином, а цитозин — с гуанином. Поскольку нити являлись зеркальными отражениями друг друга, если они разделялись, каждая достраивала новую двойную спираль путем добавления нужных оснований, чтобы создать нить-партнера.

Кроме всего прочего, такая структура ДНК несет информацию. Основания A, T, Г и Ц могут располагаться вдоль цепи в любом порядке, например AATЦAГTЦAГГЦATT… — как сообщение, написанное четырехбуквенным алфавитом. Даже двоичный компьютерный код, простой двухбуквенный алфавит, может нести любой объем информации (в том числе всю эту книгу), а четыре буквы тем более способны передать всю наследственную информацию при условии, что сообщения достаточно длинные. Крик и Уотсон завершили создание своей модели 7 марта 1953 г. и отправили статью в журнал Nature через день после того, как две статьи Франклин прибыли в редакцию Acta Crystallographica. Когда Уилкинс увидел препринт их статьи (к тому времени Франклин уже перешла в Биркбек-колледж), он предложил, чтобы его команда опубликовала короткую статью параллельно со статьей Крика и Уотсона «с демонстрацией спиральности в общих чертах»{41}, и вскользь заметил, что поскольку Франклин и Гослинг также собирались кое-что опубликовать, то должны быть «как минимум три короткие статьи в Nature».

Эти «три короткие статьи» были опубликованы в номере журнала от 25 апреля 1953 г. Первой шла статья Крика и Уотсона, в которой утверждалось, что их модель была разработана благодаря правилам Чаргаффа и что она была подтверждена данными рентгеноструктурного анализа, тогда как на самом деле модель была разработана благодаря рентгеноструктурным данным и подтверждена правилами Чаргаффа[56]. Следующей шла статья Уилкинса, Стоукса и их коллеги Герберта Уилсона (1929–2008), в которой были суммированы сведения об исследованиях с применением рентгеновского излучения в качестве доказательства общей идеи о спиральной структуре ДНК. Последней шла статья Франклин и Гослинга с тем самым фото 51, которое сыграло ключевую роль в создании модели Уотсона — Крика. Никто, и точно не Франклин, не мог догадаться по содержанию этих статей, что фото 51 было так важно для Уотсона и Крика. Эта третья статья, по сути, являлась слегка измененной версией статьи, дописанной 17 марта, за день до того, как Уилкинс отправил в Кембридж предложение опубликовать «три короткие статьи». В статье приводились подробные сведения о строении двойной спирали, но без яркой идеи о принципе парной организации оснований.

В 1962 г. за эту работу Крик, Уотсон и Уилкинс получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Иногда утверждается, что Франклин стала очередной жертвой сексизма Нобелевского комитета; но в 1958 г. она умерла от рака, которым заболела, скорее всего, из-за работы с рентгеновским излучением. Она бы не смогла получить эту награду, даже если бы комитет премии захотел признать ее заслуги, потому что Нобелевская премия не вручается посмертно. Если кто-то и нуждается в нашем сочувствии, то это, безусловно, Гослинг, чья работа по кристаллизации ДНК и получению дифракционных снимков была очень важна. Нобелевские премии присуждались и за гораздо меньшие заслуги.

Но на открытии того, что ДНК является носителем генетического кода, рассказ о развитии нашего понимания эволюции не заканчивается. Биологам еще предстояло расшифровать этот код и выяснить, как генетическая информация передается от содержащихся в хромосомах молекул ДНК в прочие части клеток. Это привело — и приводит по сей день — к новым открытиям в области эволюции, в том числе довольно неожиданным. Оказалось, что, хотя Ламарк был, мягко говоря, не совсем прав, неправ он тоже был далеко не полностью.

Глава 9. Новый ламаркизм

Как только выяснилось, что в ДНК содержится код жизни — набор инструкций, используемых клеткой для производства белков, которые в действительности и обеспечивают жизнедеятельность организма, а также формируют его части, ученые начали прилагать массу усилий, чтобы «взломать» этот код и выяснить, как работают эти механизмы. На решение этой задачи ушло много лет; над ней трудилось множество групп исследователей, которые проводили сложные биохимические эксперименты, хотя описать их подробно не позволяет формат этой книги. Но мы по крайней мере расскажем о принципах, лежавших в основе этих исследований, и о результатах всей этой работы.

Рассказ о расшифровке ДНК начинается с книги физика, а не биолога. Один из пионеров квантовой теории Эрвин Шредингер (1887–1961) был заинтригован идеей, что квантовые процессы могут играть важную роль при внесении изменений в молекулы, несущие код жизни, — то есть при мутациях. В то время, в 1940-е гг., носителями генетической информации все еще считались белки, но гипотезы Шредингера, опубликованные в 1944 г., не зависели от того, что конкретно это были за молекулы. Он проводил различие между кристаллом такого вещества, как поваренная соль, который состоит из бесконечного повторения одинаковых мотивов из атомов натрия и хлора, и кристаллом, который он назвал апериодическим, чье строение можно сравнить с «рафаэлевским гобеленом, который дает не скучное повторение, но сложный, последовательный и полный значения рисунок»[57], хотя этот рисунок и соткан из нитей ограниченного количества цветов. Информацию, переносимую молекулами жизни, Шредингер называл «шифровальным кодом» и указывал, как с помощью даже ограниченного числа символов (например, отдельных молекулярных групп) информацию можно передавать так же эффективно, как с помощью букв алфавита. Он отмечал, что «не нужно особенно большого количества атомов в такой структуре, чтобы обеспечить почти безграничное число возможных комбинаций» и что в азбуке Морзе два знака (точка и тире), объединенные в группы не более чем по четыре, дают тридцать различных кодирующих групп — достаточно, чтобы охватить весь английский алфавит и некоторые знаки препинания. Немного забегая вперед, скажем, что число перестановок четырех разных знаков равно 24 (4 × 3 × 2 × 1), а 20 разных знаков — приблизительно 24 × 1017 (24 с 17 нулями). Четырехбуквенного кода достаточно, чтобы описать все двадцать аминокислот в составе белков; 20 разных аминокислот вполне достаточно, чтобы описать все разнообразие белков в живых организмах.

Книга Шредингера «Что такое жизнь?» (What is Life?) оказала огромное влияние как на биологов, так и на физиков, которые во время Второй мировой войны насмотрелись на смерть и хотели исследовать жизнь. Среди тех, кто позже особо отмечал влияние идей Шредингера, были Морис Уилкинс, Эрвин Чаргафф, Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон. А сразу после публикации первых статей Уотсона