Происхождение эволюции. Идея естественного отбора до и после Дарвина

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 и Крика о ДНК этой темой заинтересовался еще один физик, Георгий Гамов (1904–1968).

Его внимание привлекла скорее вторая статья кембриджской группы о ДНК, опубликованная в журнале Nature 30 мая 1953 г.^{42} В то время он находился с визитом в Калифорнийском университете в Беркли, куда приехал из Вашингтона, где тогда работал. Позже он вспоминал:

Я шел по коридору радиационной лаборатории и наткнулся на Луиса Альвареса с журналом Nature в руках… Он сказал: «Взгляните, какую чудесную статью написали Уотсон и Крик». Так я ее впервые и увидел. А затем я вернулся в Вашингтон и начал размышлять о ней[58].