1

Розалинд

Мокрый снег подобно кристальным слезам падал на раскрытые черные зонтики посетителей еврейского кладбища в Лондоне. Это было 17 апреля 1958 года. По другую сторону моря, в Брюсселе, Всемирная выставка открылась показом масштабированной модели вируса в качестве главной достопримечательности. В это же время на кладбище гроб с телом ученого, создавшего эту модель, опускали в землю. Хоронили Розалинд Франклин. Она скончалась от рака в 37 лет. Розалинд посвятила карьеру исследованию механизмов жизни.

Газовые камеры, управляемые снаряды и атомные бомбы превратили Вторую мировую войну в идеальную машину смерти. После войны ученые начали покорять новую вершину. Австрийский физик Эрвин Шрёдингер отразил дух эпохи в серии лекций, прочитанных в Дублине, под названием «Что такое жизнь?». Он сказал, что законы физики основываются на энтропии, или «тенденции материи стремиться к хаосу». Тем не менее жизнь противится энтропии, «избегает неумолимого увядания» средствами, которые тогда все еще оставались загадкой. Шрёдингер поставил перед научным сообществом смелую задачу — определить, как именно функционирует сама жизнь.

Из всех явлений Вселенной только жизнь избегает инерции и распада, пусть и на короткое время. Отдельно взятый организм задерживает свое разрушение, поглощая материю из окружающей среды — например, через дыхание, прием пищи и питье воды, — используя ее для восстановления своих ресурсов. Вид избегает уничтожения путем передачи своего образа от родителя к ребенку. Сама жизнь замедляет процесс разрушения, приспосабливая и диверсифицируя эти образы. В начале 1950-х механизмы жизни оставались тайной; к концу же десятилетия многие загадки были раскрыты. Модель вируса Розалинд Франклин, представленная на Всемирной выставке, была памятником этой победе.

В качестве модели был взят вирус табачной мозаики, известный ученым как ВТМ, который изучают во всем мире, поскольку его легко получить, он передается с невероятной скоростью и относительно прост. ВТМ был назван в честь разрушающего эффекта, который он оказывает на листья табака, усеивая их коричневыми пятнами наподобие мозаики. В 1898 году голландский ботаник Мартин Бейеринк доказал, что инфекцию вызывают не крупные клеточные бактерии, а нечто гораздо более мелкое и не имеющее клеток. Он назвал это вирусом, от латинского слова «яд».

Бактерия представляет собой клетки, которые делятся и размножаются, как и в любых других формах жизни. У вируса нет клеток. Он захватывает, или заражает, клетки и перепрограммирует их на воспроизводство таких же зараженных клеток. Вирус не содержит почти ничего, кроме информации, необходимой для воссоздания самого себя. Но каким образом она хранится? Как вирус копирует информацию на новую клетку, не стирая при этом себя?

Вопросы были куда более серьезными, чем сами табак и вирусы. Все виды размножения схожи с вирусным размножением. Родители не разрезают себя пополам, чтобы из частей составить ребенка. Подобно вирусам, отцы переносят лишь информацию: семя служит сообщением, облаченным в материю. Понять вирус — значит понять жизнь.

Информация о жизни является набором инструкций, которые предписывают клеткам определенные функции. Ребенок, вопреки представлениям ученых XIX века, совсем не смесь своих родителей, он лишь наследует от них отдельные инструкции. Они-то и называются генами.

Гены были открыты в 1865 году австрийским биологом Грегором Менделем, аббатом при августинском аббатстве Святого Томаша в Старе Брно, который теперь входит в состав Чехии. Мендель вырастил, провел взаимное опыление и проанализировал десятки тысяч кустов гороха и обнаружил, что характеристики одного растения могут быть переданы его потомку, но в большинстве случаев не объединяются. Например, горошины могли быть либо только круглыми, либо сморщенными и не имели промежуточную форму. Когда Мендель скрестил круглые и сморщенные виды гороха, их побеги всегда выходили круглыми и никогда — сморщенными. Инструкция «быть круглым» победила инструкцию «быть сморщенным». Мендель назвал эти инструкции характерами, сегодня мы зовем их генами.

Работу Менделя проигнорировали, даже Дарвин не знал о ней, но в 1902 году она пережила второе рождение и была положена в основу хромосомной теории наследственности. В состав хромосом входят протеин и нуклеиновая кислота, содержащаяся в живых клетках. Их название описывает самую первую характеристику, о которой узнали ученые: во время экспериментов хромосомы связывались с красителями. «Хрома» переводится с греческого как «цвет», «сома» — «тело». Хромосомная теория, разработанная параллельно американскими генетиком Уолтером Саттоном и зоологом Теофилусом Пейнтером и формализованная цитологом Эдмундом Уилсоном, объясняла функцию хромосом. Они переносят гены, которые отвечают за размножение живых организмов.

Сначала ученые полагали, что источником жизненно важной информации в хромосомах были протеины — длинные молекулы со сложным строением. Нуклеиновая кислота, другой компонент хромосомы, сравнительно проста.

Розалинд Франклин, напротив, была уверена, что передатчиком важной для размножения информации может быть нуклеиновая кислота, а не протеин. Она пришла к этой теме случайно. Во время учебы в колледже девушка заинтересовалась кристаллами и начала изучать их с помощью рентгена. В итоге она стала специалистом по структуре угля, или, как сама называла, «порам угля», благодаря чему заработала репутацию талантливого кристаллографа, использующего в работе рентгеновские снимки. Это увлечение обеспечило ей работу исследователем на две ставки в Лондонском университете, где она проводила анализ биологических образцов вместо привычных геологических. На своем втором посту в исследовательском колледже Биркбек при Лондонском университете Розалинд изучала вирус табачной мозаики.

Слово «кристалл» ассоциируется с такими крупными структурами, как снежинки, бриллианты или соль, но в науке кристаллом называют любое твердое образование, атомы или молекулы которого образуют трехмерный повторяющийся паттерн. Оба вида кислот, дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая (ДНК и РНК), содержащиеся в хромосомах, — кристаллы.

Молекулы кристалла располагаются очень плотно, расстояние между ними составляет несколько десятимиллиардных долей метра. Световые волны в сотни раз длиннее, так что свет нельзя использовать при анализе кристаллических структур: он не пройдет через зазоры кристаллической решетки. Но рентгеновская волна имеет тот же размер, что и расстояния между молекулами кристалла. Эти волны могут проходить сквозь его решетку, и каждый раз при столкно­вении с одним из атомов они преломляются. Кристаллографы вычисляют структуру кристалла, пропуская рентгеновское излучение через него под всеми возможными углами, а затем изучают результаты. Эта работа требует точности, внимания к деталям и наличия трехмерного воображения. Франклин была мастером кристаллографии.

Чтобы понять, как размножаются вирусы, Франклин потребовались все ее навыки. В отличие от бактерий, вирусы метаболически инертны, то есть никак не изменяются и ничего не «делают», пока не проникнут в клетку. Вирус табачной мозаики, например, представляет собой всего лишь неподвижную трубку из молекул протеина, но как только он заражает растение, трубка передает губительные команды, зашифрованные в ее РНК. К тому времени, как Розалинд взялась за решение этой задачи, уже было определено, что внутри вируса табачной мозаики лишь пустое пространство. Так где же хранились смертельно опасные инструкции?

Франклин обнаружила, что ответ скрывался в структуре вируса, похожей на сверло дрели: его белковая поверхность была испещрена закручивающимися углублениями, а внутри находились спирали кислоты. Эта форма, напоминающая оружие, также показывает, как действуют вирусы. Протеин пронзает клетку, а затем РНК раскручивается и захватывает механизм размножения в ядре клетки, клонируя себя и тем самым распространяя инфекцию.

Розалинд опубликовала результаты своего исследования в начале 1958 года. Она трудилась, несмотря на то что проходила курс лечения от рака, который у нее обнаружили в 1956-м. Новообразования сначала исчезли, а затем вернулись, и в результате она скончалась. Перед самой смертью женщина работала над моделью для Всемирной выставки.

Газеты The New York Times и лондонская The Times опубликовали некрологи по этому поводу. В обоих изданиях она была названа искусным кристаллографом, который помог открыть природу вирусов.

Затем, спустя годы после ее смерти, стала известна новая истина. Вклад Розалинд Франклин в развитие человечества оказался куда более значительным, чем ее работа над вирусом табачной мозаики. На протяжении долгого времени единственными людьми, кто знал о том, чего она действительно добилась, были трое мужчин. Они втайне ото всех украли ее работу: это Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик и Морис Уилкинс.

Отправить