Ховард Маркел: Тайна жизни

Переводчик Наталья Колпакова

Научный редактор Анна Карягина, д-р биол. наук

Научный консультант Евгений Осипов, канд. хим. наук

Редактор Зинаида Кожанова

Издатель Павел Подкосов

Руководитель проекта Ирина Серёгина

Ассистент редакции Мария Короченская

Арт-директор Юрий Буга

Корректоры Елена Барановская, Ольга Петрова

Компьютерная верстка Андрей Фоминов

Адаптация оригинальной обложки Денис Изотов

Дизайн обложки Yang Kim

Фото на обложке Р. Франклин – Legion-Media, Дж. Уотсон и Ф. Крик – James D. Watson Collection, Cold Spring Harbor Laboratory Archives

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

© Howard Markel, 2021

© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2024

* * *

Памяти посвятившей себя науке М. Деборы Гордин Маркел (1 августа 1958 г. – 16 октября 1988 г.), жизнь которой трагически рано оборвал рак

^[1]

Часть I
Пролог

Все древние летописи, как заметил один из наших блестящих умов, всего лишь ходячие побасенки.

ВОЛЬТЕР^[2]{1}

Как мне представляется, лучше всем заинтересованным лицам оставить прошлое истории, тем более что я сам намерен ее написать.

УИНСТОН ЧЕРЧИЛЛЬ^{2}

[1]
Действующие лица

Каждому школьнику известно, что ДНК – очень длинное химическое послание, записанное четырехбуквенным алфавитом… Теперь, когда ответ известен, понятно, в чем были ошибки… Путь к успеху в теоретической биологии чреват ловушками.

ФРЭНСИС КРИК^[3]{3}

28 февраля 1953 г. вскоре после того, как церковные колокола пробили полдень, двое мужчин кубарем скатились по лестнице Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Их переполняло ликование. Они только что совершили открытие всей своей жизни и жаждали рассказать о нем коллегам. Первым, бухнув подошвами об пол, достиг первого этажа Джеймс Уотсон, 25-летний американский биолог из Чикаго. От него на шаг отстал спускавшийся более осторожно Фрэнсис Крик, 37-летний английский физик из Уэстон-Фавелла близ Нортгемптона^{4}.

Если бы это был эпизод из голливудского кино, то сначала показали бы Кембриджский университет с высоты птичьего полета, потом виды уютных английских садов Клэр-колледжа, в котором когда-то квартировал Уотсон. Затем камера скользила бы вдоль мелководной реки Кем, на мгновение выхватив фигуру человека на узкой плоскодонке, плывущей вниз по течению. Дальше показались бы великолепные прибрежные луга возле Тринити-колледжа и Королевского колледжа, и взгляд последовал бы вверх, к бесчисленным каменным шпилям.

Эти двое, мчащиеся что есть духу, так что галстуки съехали набок и полы пиджаков колотятся за спиной, выскакивают из готического портала Кавендишской лаборатории. Вот они несутся по Фри-Скул-лейн – короткой извилистой дорожке, выложенной истертыми и неровными каменными плитами. Миновав плотную группу старых деревьев, затеняющих приходскую церковь Св. Бенедикта, квадратная башня которой была выстроена в 1033 г., то есть еще в англосаксонский период, парочка обегает кованую ограду, у которой скопились велосипеды – основное средство передвижения для многих кембриджских студентов, аспирантов и профессоров.

Целью этого забега тем ветреным, но необыкновенно солнечным для февраля днем был паб Eagle^{5} на северной стороне Бенет-стрит – всего в сотне шагов от Кавендишской лаборатории. Это заведение, впервые распахнувшее двери в 1667 г. и называвшееся тогда Eagle and Child, привлекало посетителей главным образом тем, что пиво стоило пенни за три галлона^[4]. Именно там любили промочить горло кембриджские преподаватели и студенты. Во время Второй мировой войны паб Eagle оказался неофициальной штаб-квартирой подразделений Королевских военно-воздушных сил Великобритании (ВВС), расквартированных поблизости. Стены одного из его залов покрыты написанными, выжженными и выцарапанными именами, рисунками, номерами эскадрилий и прочими граффити. Некий безвестный пилот умудрился изобразить на потолке соблазнительную полуголую женщину.

Шесть дней в неделю Уотсон и Крик перекусывали в уютном закутке между залом для служащих ВВС и баром из дуба, уставленным разноцветными бутылками пива всевозможных видов и сортов. Когда 28 февраля они сюда прибежали, Eagle был битком набит преподавателями и научными сотрудниками, поглощавшими сосиски с пюре, рыбу с жареным картофелем, пирог с говядиной и почками и прочие блюда обеденного меню. За едой и питьем блистательные умы Кембриджа громко обсуждали едва ли не все стороны человеческого существования.

Джеймс и Фрэнсис явились туда, чтобы поднять еще больше шума. Они только что открыли структуру дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Фрэнсис как на крыльях влетел в паб, крича во все горло: «Мы раскрыли тайну жизни!»^[5]{6} Так описывал случившееся Уотсон, хотя Крик всю жизнь вежливо, но твердо отрицал, что заявлял подобное в тот судьбоносный день^{7}.

Подобное бахвальство не одобрялось кембриджскими учеными, кодексу поведения которых Крик, впрочем, следовал далеко не всегда. Однако бесспорно, что в тот день Уотсон и Крик действительно раскрыли тайну жизни или, по крайней мере, ее главный биологический секрет. Установление структуры ДНК лежит в русле давно известной, но не утратившей своего значения максимы: в биологии, не зная строения или анатомии объекта, невозможно понять его функцию (и влиять на нее). Практически все достижения в современном понимании процесса передачи генетической информации основываются на эпохальном открытии структуры ДНК. Вряд ли кто не согласится с тем, что 28 февраля 1953 г. в истории науки – да, собственно говоря, и в истории человечества – словно зажегся свет. И после этого представления о наследственности, живом организме и жизни вообще не могли остаться прежними. Изменилось все, как будто исчезла вековая тьма^{8}.

Открытие двойной спирали объяснило ключевую роль ДНК в процессе деления живой клетки на две новые, каждая из которых содержит копию родительской ДНК и обладает свойствами исходной клетки. Молекула ДНК построена из единиц, называемых нуклеотидами; каждый нуклеотид состоит из остатка сахара, соединенного через фосфатную группу (включает атом фосфора и четыре связанных с ним атома кислорода) с азотистым основанием. Азотистые основания в ДНК имеются двух типов: пуриновые (гуанин и аденин) и пиримидиновые (цитозин и тимин). Пуриновые основания одной цепи двойной спирали соединены водородными связями с противолежащими пиримидиновыми основаниями другой цепи, как ступеньки винтовой лестницы, перила которой образованы чередующимися сахарными остатками и фосфатными группами. В обеих цепях этой длинной молекулы ДНК пуриновые и пиримидиновые основания расположены не случайным образом, а в определенной последовательности, которая и содержит информацию о свойствах клетки.

Порядок расположения миллиардов нуклеотидов, соединенных в молекулы ДНК, и несет то, что называют тайной жизни, – генетический код. В конечном счете открытие Уотсона и Крика привело к формуле, которая сыграла в генетике ту же роль, что формула E = mc2 в физике: ДНК –> РНК –> белок. Ее Крик впоследствии назвал «центральной догмой молекулярной биологии».

На протяжении первой половины XX столетия в науке царили физики^{9}. Они потрясли мир важными открытиями – атома, рентгеновского излучения и радиоактивности, фотоэлектрического эффекта, специальной и общей теории относительности, а тех, кто занимался количественными характеристиками подобных фундаментальных физических явлений, – еще и принципом неопределенности. Эти достижения радикально изменили представления о природе и придали науке такую роль в обществе, о которой в 1900-е гг. и помыслить было невозможно^{10}.

Знаковым триумфом современной физики стала квантовая механика. Ее создали (и переработали, включив другие теории) датчанин Нильс Бор, австриец Эрвин Шрёдингер, немцы Макс Планк, Альберт Эйнштейн и Вернер фон Гейзенберг, уроженец Будапешта Лео Силард и многие другие. Эти ученые стремились объяснить физический мир, проникнув в его структуру на недоступную человеческому глазу глубину: внутрь атома и его компонентов – электрона, нейтрона, протона, а также открытых позднее других субатомных частиц, в частности кварков и бозона Хиггса. Они предложили ряд головокружительных математических абстракций, чтобы объяснять и даже предсказывать явления, изучаемые естественными науками. Поэтому на весь мир прославились именно физики-теоретики, а не безымянные труженики, добывавшие экспериментальные данные, необходимые для доказательства их блестящих теорий^{11}.

В годы Второй мировой войны физики стран-союзниц вместе с математиками, химиками и инженерами сконструировали радиолокатор, гидролокатор, реактивный двигатель, развили химию и производство пластиков и пластмасс, значительно развили электронику и использование электромагнетизма, взломали коды немецкой шифровальной машины «Энигма» с помощью совершенно новой технологии^{12}. Наконец, американские физики, работавшие в Лос-Аламосе (штат Нью-Мексико), Окридже (штат Теннесси) и Хэнфорде (штат Вашингтон), разработали атомную бомбу. Увы, ее первое применение в военных целях было чудовищным: оно уничтожило японские города Хиросиму и Нагасаки.

Осознав ужасный результат своей работы, многие из этих ученых поклялись никогда больше не заниматься оружием. Фокус научных исследований сместился к изучению механизмов жизни на уровне молекул, из которых состоят кровь, мышцы, нейроны, прочие ткани, органы и клетки тела. По воспоминаниям Джеймса Уотсона, в научных кругах после Второй мировой войны единственным предметом всеобщего восхищения была физика. Революция в химии – следствие революции в физике. Революция в биологии, также берущая начало в физике, развернулась лишь после открытия структуры ДНК^{13}.

[1] (иврит) – аббревиатура библейской фразы («Да будет душа твоя завязана в узле жизни»), часто встречающейся на еврейских надгробиях.