Строение ДНК и РНК по В. Зенгеру

От Лев Верховский в Биология

В 1987 г. вышла большая книга: В. Зенгер. Принципы структурной организации Зенгернуклеиновых кислот (М.: Мир); авторизованный перевод с английского (оригинал 1984). Prof. Dr. Wolfram Saenger (р. 1939) — известный немецкий учёный, руководивший Институтом кристаллографии до своей отставки в 2011 г. В монографии собраны и систематизированы практически все добытые к тому времени знания о структуре ДНК и РНК (можно сказать, энциклопедия: список литературы занимает 74 стр. и содержит 1377 ссылок); масса отличных рисунков и схем.

Зенгер В. Принципы структурной организации нуклеиновых кислотОписаны разные формы двойных спиралей ДНК (A, B, C, D, Z) и РНК, а также гипотетические (расчётные) спиралевидные структуры. Говорится о сверхспиральной организации ДНК, о структуре нуклеиново-белковых комплексов; охвачены и более высокие уровни организации — нуклеосомы, хроматин, хромосомы.
Одна глава называется «Гипотезы и спекуляции: модель «бок о бок», ДНК с изломами и «вертикальная» двойная спираль». Как видим, автор уделил внимание появившимся в 70-е годы альтернативным моделям ДНК, и он делает вывод (с. 351): «Приведённые примеры показывают, что построить разумную с точки зрения стереохимии модель структуры довольно просто; довольно трудно доказать, что такая модель неверна, но ещё труднее доказать, что она справедлива». 

Читать далее

Синтез ламаркизма и дарвинизма

От Лев Верховский в Биология

МарковАВВстретил статью известного биолога-эволюциониста, палеонтолога и популяризатора науки д.б.н. Александра Владимировича Маркова 

От Ламарка к Дарвину… и обратно

в журнале «Экология и жизнь», 2008, № 1: <ЛамДарв>.

В центре его внимания проблема Наследования Приобретённых Признаков (НПП), вокруг которой в прошлом веке развернулась грандиозная научная контроверза. В СССР в неё вмешалась политика, что привело к репрессиям, трагическим событиям, которые до сих пор мешают взглянуть на проблему беспристрастно.

Марков пишет:

После смерти Лысенко отечественная биология постепенно вернулась в русло мировой науки. Но последствия этой «аномалии» проявляются и по сей день: многих генетиков (как российских, так и зарубежных) до сих пор передёргивает при одном упоминании о возможности наследования приобретённых признаков.

Однако результаты ряда новых исследований свидетельствуют о том, что приобретённые признаки иногда всё же могут передаваться по наследству. По-видимому, рациональное зерно есть в обеих «догмах», и для движения вперёд необходимо отказаться от догматизма с обеих сторон и искать возможности синтеза.

Читать далее

Ульяновский мыслитель

От Лев Верховский в Биология, Физ-мат

Александр Александрович Любищев (1890—1972) родился в Петербурге, там же окончил физ.-мат. факультет Любищевуниверситета, но основным его научным интересом стала биология. Преподавал в вузах разных городов, с 1950-го — завкафедрой зоологии в ульяновском Пединституте. В 55-м вышел на пенсию, жил в Ульяновске, шутливо называя себя «провинциальным профессором».

В эти годы он продолжал реализовывать программу, составленную ещё в молодости: в 1918 г. он сформулировал главную цель своей жизни — раскрыть естественную систему организмов. А ещё — подправить теорию Дарвина: он полагал, что тупой случайный перебор не может быть ответственным за ту невероятную сложность и гармонию, которые мы видим в живой природе. Тогда он написал: «Я за­дался целью со временем создать математиче­скую биологию, в которой были бы соединены все попытки приложения математики к биологии».

Необычная черта его характера — стремление планировать свою работу на многие годы вперёд. Он составлял подробные планы (с разделами и подразделами: матема­тика, таксономия, эволюция, энтомология, история науки…) — на неделю, месяц, год, пятилетку. По окончании писал отчёты о проделанной работе. Такая непохожесть Любищева на других подвигла Даниила Гранина на документальную повесть о нём «Эта странная жизнь» (1974), получившую широкую известность.

Читать далее

Homo universalis Леонардо да Винчи

От Лев Верховский в Биология, Физ-мат

Винчи500 лет со дня смерти великого Leonardo di ser Piero da Vinci (1452—1519), ставшего хрестоматийным примером «универсального человека». У меня есть очень интересный сборник статей «Леонардо да Винчи и культура Возрождения» (М.: Наука, 2004), книга Мартина Кемпа «Леонардо» (М.: АСТ, Астрель, 2006; автор — историк искусства из Оксфорда, который много лет вёл в Nature рубрику Science in Culture), а также репринт издания 1912 г. трактата Зигмунда Фрейда «Леонардо да Винчи» (перевод с немецкого).

Вся жизнь винчианца была заполнена титаническим творческим трудом. Как художник он создал бессмертные произведения, причём некоторые из них, видимо, содержат скрытую символику, о которой до сих пор ведутся споры. А свои неисчислимые научные идеи и наблюдения он заносил в записные книжки, итогом чего стал своеобразный интимный дневник; всего таких книжек набралось 120 штук, ещё не все расшифрованы и изучены.

тайнВеч

Фреска «Тайная вечеря» (1495—1498) в доминиканском монастыре Санта-Мария-делле-Грацие в Милане.

Но его универсализм имел и обратную сторону, на которую обратил внимание А.Ф. Лосев в «Эстетике Ренессанса» (М., 1978). Он отмечал в его живописи «обнажённый рационализм» и «некоторую сухость», а в его научной деятельности — «необыкновенный размах, но и несистематичность, разбросанность, фрагментарность». И за всем этим Лосев видел его эгоцентризм, «неугомонную потребность всё охватить и над всем господствовать». Да ведь и сам Леонардо признавался: «Все свершения не могут утомить меня».

The Structure of the Lipid Membrane

От Лев Верховский в Биология

In the `Scientific American` (April 2018) appeared the article by American science journalist Douglas Fox `Brain Cells Communicate with Mechanical Pulses, Not Electric Signals`.

(There is in Russian: «В мире науки», 2018, № 5-6: <SciAmMembr>.)

He tells about experimental research and ideas of Professor Thomas Heimburg and his group in the Niels Bohr Institute Heimburg(University of Copenhagen). One can say, Prof. Heimburg is a heretic: he tries to refute the classical theory of the nerve impulse by Hodgkin and Huxley (1952). He believes that a mechanical perturbation (a wave) propagates along the axon, causing a local phase transition of the membrane to a quasi-crystalline state. Heimburg assumes that in this area a current of sodium ions into the axon occurs and admits they penetrate not through special protein Na+ channels, but directly through the lipid layer. He also considers the puzzle of how general anesthetics act.

In connection with Prof. Heimburg`s research, I`d like to remind about the hypothesis about HONEYCOMB-LIKE MODEL OF THE MEMBRANE.

In 1980s Dr. Raik-Hiio Mikelsaar (Tartu University) suggested a new structure for the biomembrane lipid bilayer. РайкФотоWorking (= playing) with Tartu plastic atomic-molecular space-filling models (made under his leadership) he discovered that the three phospholipid molecules can form a right hexagonal prism. Every prism is closed above by `a hat` of three polar groups (heads of lipids) — they are bound by electrostatic interactions. According to Mikelsaar`s hypothesis, such hexagonal trimeric units cover all the surface of membrane — it looks like the floor of a room with the parquet hexagonal tiles. And it is similar to a honeycomb.

Читать далее

Эксперимент Херши—Чейз

От Лев Верховский в Биология

Итак, группа Освальда Эвери вроде бы доказала, что генетическая информация у бактерий заключена в их ДНК (см. предыдущую запись). Однако сомнения в главенствующей роли ДНК оставались, поэтому требовались дополнительные исследования. Важный опыт поставили американцы Альфред Херши и Марта Чейз.

ХершиЧейз

Alfred Day Hershey (1908—1997) родился и учился в шт. Мичиган. В 1934 г. получил Ph. D. за работы по бактериологии; затем трудился в Вашингтонском университе в Сент-Луисе. Входил в фаговую группу, и вместе с двумя другими её членами, М. Дельбрюком, С. Лурией, получил Нобелевскую премию по медицине в 1969 г. 

Martha Cowles Chase родилась в 1927 г. в Кливленде (шт. Огайо). Окончив колледж и получив степень бакалавра в 1950-м, она стала research assistant у Херши.

В 1952 г. они осуществили в The Cold Spring Harbor Laboratory свой эксперимент: помечая белки и ДНК фага радиоактивными изотопами (серы и фосфора), показали, что внутрь бактерий проникает только ДНК вируса (но не его белки), т.е. информация закодирована в ней. Это было очень сложное и трудоёмкое исследование, требовавшее высокой квалификации. Видимо, Марта Чейз ею обладала, поскольку в опубликованной и ставшей знаменитой большой статье значились два автора — Херши и Чейз.

Читать далее

О. Эвери и открытие роли ДНК

От Лев Верховский в Биология

Сейчас даже трудно представить, что лишь 75 лет назад была установлена химическая природа вещества наследственности. Это сделали в 1944 г. канадо-американский биохимик Oswald Theodore Avery (1877—1955) и два его сотрудника Colin M. MacLeod и Maclyn McCarty. ЭвериЭвери родился в Галифаксе в семье баптистского священника. Когда мальчику исполнилось 10 лет, семья перебралась в Нью-Йорк. Там он изучал медицину и начал исследовательскую работу; с 1923 г. связан с Рокфеллеровским институтом.

В 1928 г. английский врач Фред Гриффит обнаружил явление трансформации у пневмококков: бактерии одного штамма (невирулентные) при контакте с лизатом вирулентных бактерий (убитых нагреванием) приобретали наследуемую способность быть вирулентными. Группа Эвери более 10 лет работала над выделением вызывающего трансформацию фактора, и наконец им как будто удалось показать, что это ДНК (а не белки, как в то время полагало большинство биологов). Эвери писал брату: «Это нечто такое, что долго было мечтой генетиков». 

Теперь, задним числом, мы знаем, что этот вывод был правильным. Однако в то время их работа убедила не всех, поскольку в принципе возможны были и другие объяснения эффекта (например, что ДНК служит мутагеном, а природа самих генов иная). Эвери, будучи очень скромным человеком (к тому же маленького роста), не делал громких публичных заявлений — не утверждал, что гены сделаны из ДНК, а говорил только о трансформирующем факторе; он редко участвовал в конференциях. То есть он был превосходным учёным, но плохим шоуменом. 

В итоге Освальд Эвери умер в 1955 г., так и не получив высшей научной награды. Хотя впоследствии многие говорили, что он её заслужил, и даже сам Нобелевский комитет признал тут свою ошибку. 

М. Дельбрюк о Homo scientificus

От Лев Верховский в Биология, Физ-мат

Max Ludwig Henning Delbrück (1906—1981) родился в Берлине в семье известного военного историка. Учился в Гёттингене в те годы, когда создавалась квантовая механика. Стал Дельбрюкфизиком, был ассистентом Лизы Мейтнер. Под влиянием встречи с Н.В. Тимофеевым-Ресовским, работавшим в Берлине в 30-х годах, преключился на биофизику — их важная совместная (третьим автором был К. Циммер) статья «Природа генетических мутаций и структура гена» (1935) подвигла Э. Шрёдингера на его знаменитую книжку «Что такое жизнь? С точки зрения физика» (1944).

Хотя расовые законы в Германии напрямую Дельбрюка не затрагивали, в 1937 г. он эмигрировал в США и обосновался в Калтехе. В 1943 г. организовал «фаговую группу», в которую вошли Сальвадор Лурия и Альфред Херши. Это был неформальный альянс — они трудились в разных местах, но каждый год встречались в The Cold Spring Harbor Laboratory, где обсуждали проблему фагов. В результате все трое разделили Нобелевскую премию по медицине в 1969 г. — «for their discoveries concerning the replication mechanism and the genetic structure of viruses». Вообще, он оказал интеллектуальное влияние на многих физиков и биологов, которые вместе стали развивать новое научное направление — молекулярную биологию (один из его студентов — Джим Уотсон). 

В начале 70-х в Калтехе прошла дискуссия на тему «Наука и общество», в ходе которой Макс Дельбрюк отвечал на вопросы; она была опубликована, а перевод напечатан в ХиЖ — статья «Homo scientificus по Беккету, или Об одержимости в науке» (1972, № 1). Приведу маленький отрывок:

Читать далее

Professor Wu about DNA structure

От Лев Верховский в Биология

Tai Te Wu was born in 1935 in Shanghai, China. Education: University Hong Kong, University Illinois ВуКнига(Urbana), Harvard University (Cambridge, 1959). Ph.D. in Engineering, Harvard University (1961). Professor of biochemistry, molecular biology, cell biology, biomedical engineering in Northwestern University (Evanston, Illinois) since 1994. Research interests: structural and functional relations of proteins and DNA. The author of the monograph ANALYTICAL MOLECULAR BIOLOGY (2001) and many articles.

Since the late 1960s, he has been one of the most active critics of the Watson-Crick DNA model, seeking an alternative structure; in 2006 published a little book (with autobiographical inclusions) on this subject:

Best Scientific Discovery or Worst Scientific Fraud of the 20th Century

(Trivandrum, Kerala, India: Research Signpost, 2006)

I was surprised not finding in the book any mention of the Side-by-Side model, which caused a lot of noise in the 70s. Such a narrow view does not improve the quality of his issue. Nevertheless, there are many interesting considerations in it.

As wrote his colleague Prof. You Cheng Xu, `Tai Te Wu, a tenured professor of Cornell Medical College was compelled to switch his study from DNA to immunology simply because his research questioning the validity of the double helix and subsequently lost his grant. Evidently, anyone trying to question the legitimacy of the double helix needs not only enough courage and knowledge but also needs an open-minded society allowing the performance of independent experimentation and expression of heretical opinions`.

Below I present excerpts from Wu`s book.

Читать далее

Учебник Джеймса Уотсона

От Лев Верховский в Биология

УотсонУчебВскоре после выдвижения модели ДНК научные пути Дж. Уотсона и Ф. Крика разошлись: первый вернулся в Калтех, где занялся исследованием РНК (и пропагандой двойной спирали), второй же заинтересовался проблемой генетического кода. Но в 1955 г. они опять встретились: свой саббатикал Уотсон провёл в Кембридже, где обратился к структуре вирусов. С осени 56-го он уже в Гарварде — преподаёт, опять изучает РНК (ту, что позднее назвали матричной, информационной). А в 1965 г. вышел его учебник MOLECULAR BIOLOGY OF THE GENE, и вскоре, в 67-м, появился русский перевод (М.: Мир) — под редакцией и сУотсон в 1992 г. предисловием акад. В.А.Энгельгардта. 

Уотсон отметил, что в основу книги положены десять лекций вводного курса, который он на протяжении шести лет читал студентам Гарвардского университета. По мнению Энгельгардта, «книга написана блестяще» — она достаточно полно охватила бурно развивавшуюся после появления двойной спирали область науки, которую окрестили молекулярной биологией (кстати, данный термин ввёл Уильям Астбери в 1940 г., а Эрвин Чаргафф съязвил, что это просто способ использовать достижения биохимии, не имея лицензии). Автор учебника находился тогда в зените славы (нобелиат 1962 года), так что текст отражал его энтузиазм. Потом выходили новые, расширенные издания.

В марте 66-го Уотсон представил в издательство рукопись книги, которая в 68-м появилась под названием «Двойная спираль», — как видим, он успешно сочетал разные жанры. Позднее увидел свет другой, значительно больший по объёму учебник MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL, который под его руководством создала группа учёных. Ну а в последующие годы выходили и другие книги «Честного Джима» (в одном интервью он сказал, что писать книги — это его хобби).