Краткая история сотворения мира. Великие ученые в поисках источника жизни на Земле - [76]

В это время ведущие лаборатории мира соревновались в расшифровке новых белковых структур. Исследованиям белков отводилась ведущая роль и в Кавендишской лаборатории. В анализе структуры ДНК основными соперниками Уотсона и Крика были исследователи из группы Лайнуса Полинга в Калтехе, однако у Полинга не было таких высококлассных рентгеноструктурных данных, какие получали в Кембридже. К 1953 г. в руках у Крика и Уотсона была весьма подробная структурная информация, полученная химиком Розалиндой Франклин – ведущим исследователем структуры ДНК в Кавендишской лаборатории и внучатой племянницей бывшего министра внутренних дел Великобритании Герберта Самюэля. На основании все более сложных снимков, полученных Франклин, Уотсон и Крик в конечном итоге смогли расшифровать структуру ДНК[56].

Так появилось одно из самых узнаваемых и красивых изображений в мире науки: двойная спираль ДНК, две длинные перевитые нити нуклеотидов – микроскопический жезл кадуцей. Структура в духе Сальвадора Дали. Важнее всего, что эта структура обладала всеми свойствами, необходимыми, по мнению ученых, для передачи генов. Еще в 1927 г. советский биолог Николай Константинович Кольцов предположил, что гены передаются с молекулой наследственности, состоящей из «двух зеркальных нитей, способных к репликации»[57]. В 1934 г. Холдейн писал, что гены копируют сами себя на основании комплементарных матриц. Когда Уотсон и Крик пытались доказать функцию ДНК в качестве носителя генетической информации, они уже знали, что ищут комплементарные молекулы, способные играть роль матрицы. Именно такой оказалась структура двойной спирали ДНК.

В мае 1953 г. в журнале Nature вышли три взаимодополняющие статьи, объявлявшие об открытии двойной спирали ДНК: одна статья Крика и Уотсона, вторая – Мориса Уилкинса, третья – Розалинды Франклин. Как писали Уотсон и Крик, сама структура ДНК «определяет возможный механизм ее копирования». Статьи вышли всего за несколько недель до того, как Миллер опубликовал в Science результаты своего эксперимента. В отличие от информации об образовании аминокислот из неорганических элементов, открытие структуры ДНК почти не вызвало резонанса в популярной прессе. В New York Times должна была выйти статья под заголовком «В клетке обнаружена “единица жизни”», однако в последний момент ее удалили: вероятно, редакторы сочли этот материал малоинтересным[58].

Сделав одно из важнейших открытий столетия, Крик вернулся к работе над структурой гемоглобина. Идея о том, что белки все же играют важную роль в механизмах передачи наследственной информации, не умерла полностью. Многие ученые продолжали верить, что ДНК и белки совместно контролируют поток генетической информации и не только ДНК обменивается информацией с белками, но и белки обмениваются информацией с ДНК, так что они вместе отвечают за механизмы наследования. Но постепенно завоевывала поддержку «центральная догма» биологии, сформулированная Криком: генетическая информация может передаваться от нуклеиновых кислот к белкам но не наоборот. Идея о том, что ДНК является единственным носителем генетической информации, получила всеобщее признание после того, как Крик за 13 лет расшифровал генетический код – специфический язык, который живые организмы использовали для общения друг с другом на протяжении миллиардов лет.

Генетический код – самый древний известный нам язык. Он так же или почти так же стар, как сама жизнь. На протяжении миллиардов лет на нем «говорили» все клетки всех живых существ. В нем только четыре «буквы», каждая соответствует специфическому химическому соединению. Их принято обозначать A, C, G и T: аденин, цитозин, гуанин и тимин – это нуклеотидные основания, располагающиеся в длинных последовательностях ДНК в виде трехбуквенных «слов». Неудивительно, что расшифровка кода началась в Великобритании, где во время Второй мировой войны Алан Тьюринг и его коллеги из Блетчли-парка раскодировали немецкие шифровки и создали один из первых в мире компьютеров. При участии нескольких ученых, включая эмигранта из России физика Георгия (Джорджа) Гамова, наиболее известного в качестве автора модели «горячей Вселенной» (уточнения теории Большого взрыва), Крик и его коллеги раскрыли законы генетического языка. К 1966 г., через четыре года после вручения Крику Нобелевской премии за установление структуры ДНК, генетический код был полностью расшифрован. Было показано, как каждое трехбуквенное слово, называемое кодоном, транслируется в соответствующий аминокислотный остаток в белке. С этого момента люди стали понимать клеточный язык живых организмов.

Работая над расшифровкой кода, Крик также пытался установить, как именно ДНК сообщается с белками. Язык, который невозможно понять, не имеет смысла. ДНК должна заставлять белки выстраивать аминокислоты правильным образом. Между ними должен быть какой-то посредник. Начиная с 1940-х гг., некоторые ученые подозревали, что в синтезе белка в клетках принимает участие крупная молекула нуклеиновой кислоты, называемая рибонуклеиновой кислотой (РНК). К 1958 г. Крик и другие ученые поняли, что РНК участвует в передаче генетической информации от ДНК к белкам. Кроме того, Крик заметил, что РНК играет в клетке множество ролей, в некотором смысле напоминая и ДНК, и белки – главных действующих лиц репликации и метаболизма. РНК несет генетическую информацию, но в каких-то случаях выполняет «работу белков». Крик даже предположил, что самые первые живые существа состояли «исключительно из РНК». Позднее эта гипотеза стала догмой для многих ученых, пытавшихся раскрыть тайну происхождения жизни.